KR101216243B1 - 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법 - Google Patents

내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101216243B1
KR101216243B1 KR1020110023500A KR20110023500A KR101216243B1 KR 101216243 B1 KR101216243 B1 KR 101216243B1 KR 1020110023500 A KR1020110023500 A KR 1020110023500A KR 20110023500 A KR20110023500 A KR 20110023500A KR 101216243 B1 KR101216243 B1 KR 101216243B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base material
weight
heat treatment
temperature
treatment furnace
Prior art date
Application number
KR1020110023500A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120105829A (ko
Inventor
전해동
Original Assignee
전해동
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전해동 filed Critical 전해동
Priority to KR1020110023500A priority Critical patent/KR101216243B1/ko
Priority to PCT/KR2012/001055 priority patent/WO2012124899A2/ko
Publication of KR20120105829A publication Critical patent/KR20120105829A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101216243B1 publication Critical patent/KR101216243B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • C23C8/68—Boronising
    • C23C8/70—Boronising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • C25F1/02—Pickling; Descaling
    • C25F1/04—Pickling; Descaling in solution
    • C25F1/06—Iron or steel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)

Abstract

본 발명은 특히 내식성 및 내마모성을 요구하는 환경에서 사용되는 볼트, 스크류 등의 기계부품을 침붕 처리하여 표면에 화합물 층을 생성시키고 세정을 한 다음 산화처리를 수행하여 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
즉, 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 기계부품 모재의 준비단계(S10)와; 상기 모재를 일정크기로 냉간 단조(Heading, Former)하고 나사 절삭 또는 전조 가공하여 나선을 형성하는 단계와; 상기 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더가 채워진 열처리로 지그 박스에 넣고 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리하는 수단으로 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride) 층을 생성시키는 침붕단계와; 상기 침붕된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계와; 상기 세정된 모재를 열처리로 내에 장입하고 질소(N2)가스를 불어 넣은 후 200~700℃의 온도를 유지하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 불어 넣는 산화처리공정으로 산화층을 생성시키는 산화처리단계;를 포함하여서 된 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법을 특징으로 한다.

Description

내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법 {Machine parts having corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method}
본 발명은 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법에 관한 것으로, 특히 내식성 및 내마모성을 요구하는 환경에서 사용되는 볼트, 스크류 등의 기계부품을 침붕 처리하여 표면에 화합물 층을 생성시키고 세정을 한 다음 산화처리를 수행하여 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 개선된 기계부품 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 기계부품 중에서 물건을 죄어서 고정시키는 목적으로 흔히 사용하는 볼트, 회전축 끝에 나선면을 이룬 스크류 등과 같은 기계부품은 내열성, 피로강도, 내식성 및 내마모성이 요구된다.
특히, 400~900℃의 고열이 발생하는 환경에서 사용되는 기계부품의 경우에는 내식성과 내마모성이 취약하여 내구성을 크게 떨어뜨리는 원인이 되었다.
즉 종래의 기계부품은 냉간 단조(헤딩, 포밍)후 나사 절삭하고 담금질, 뜨임 처리하여 기계적 성질(강도, 경도)이 표면과 내부가 동일하거나 내부가 낮은 문제점이 있고, 기계부품의 표면과 내부의 강도를 높이기 위해 표면 침붕 열처리와 담금질 뜨임한 것은 도금 처리 시에 도금층과 표면 열처리 층과의 본딩(Bonding)상태가 매우 좋지 않아 도금처리가 되지 않고 내식성이 떨어지는 문제점이 있다. 이는 침붕 후 도금처리와 산화처리를 하기 위해 세정공정에서 염산을 이용하여 산세를 할 때, 보로나이징시 생성된 화합물층이 산에 녹아 소실되고, 조도가 거칠어 도금, 산화처리가 되지 않아 발생하는 문제가 있었다.
이를 감안하여 기계부품의 표면을 열처리 없이 모재의 강도만 높이게 될 경우에는 취성으로 인해 약한 토크(Torque)에서도 쉽게 부서지는 등 내구성이 떨어지기 때문에 표면 경도가 낮은 기계부품은 쉽게 마모되고, 볼트의 경우는 고정 시에 볼트머리 또는 나선이 무너지는 현상이 빈번하게 발생하였다. 또한 고열 발생 환경에서는 쉽게 경도, 경화층이 떨어지고 무너져 조건에 따라 수명이 단축되고 약한 체결 토크(Torque)에 의해 가공품의 불량이 발생되고 생산성이 떨어지며 유지 보수비가 과다하게 발생되는 등의 문제점도 아울러 발생하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기계부품을 성형하기 위하여 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어진 모재(母材)를 냉간 단조한 후 절삭가공하여 제품의 외관을 형성한 다음, 모재의 표면에 붕소를 확산 침투시켜 모재의 표면 경도를 향상시키고, 이어서 알칼리 세정을 거친 다음 산화처리를 수행하여 표면에 산소가 확산 침투하여 침붕층과 본딩(Bonding)이 우수한 산화층을 생성시킴으로써 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품을 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기계부품을 성형하기 위하여 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어진 모재(母材)를 냉간 단조한 후 절삭가공하여 제품의 외관을 형성한 다음, 모재의 표면에 붕소를 확산 침투시켜 모재의 표면 경도를 향상시키고, 이어서 알칼리 세정을 거친 다음 산화처리를 수행하여 표면에 산소가 확산 침투하여 침붕층과 본딩(Bonding)이 우수한 산화층을 생성시킴으로써 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품을 제공함에 목적이 있다.
상기 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더를 사용한 분말법으로 파우더가 채워진 열처리로 지그 박스에 넣고 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리하는 수단으로 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride) 층을 생성시키는 침붕단계와; 상기 침붕된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계와; 상기 세정된 모재를 열처리 뜨임로 내에 장입하고 질소(N2)가스를 불어 넣은 후 200~700℃의 온도를 유지하여 뜨임하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 불어 넣는 산화처리공정으로 산화층을 생성시키는 산화처리단계;를 동시에 수행하는 것을 포함하여서 된 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법을 특징으로 한다.
본 발명은 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어진 모재를 냉간 단조한 후 나선을 형성하는 단계, 합금철로 이루어진 모재(母材)를 냉간 단조하여 나선을 형성한 다음 모재의 표면에 붕소를 확산 침투시켜 붕소화물 층을 생성시키는 수단으로 강도와 연성, 인성을 강화시킨 뜨임 마르텐싸이트 또는 베이나이트 또는 솔바이트 모재층과, 피로 강도를 증가시키는 확산층과, 내마모성, 내열성을 향상시키는 붕소 화합물층을 형성하게 됨과 아울러 알칼리 세정을 거친 다음 산화처리를 수행하여 내식성을 향상시킨 산화층으로 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 우수하며 기계부품의 표면에 별도의 도금을 하지 않고 수명이 길어 유지 보수 비용이 절감될 수 있는 볼트, 스크류 등의 기계부품을 얻게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기계부품의 제조과정을 실시예로 나타낸 제조공정도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 기계부품의 제조과정을 나타낸 제조공정도
도 4는 본 발명의 제조방법에 형성된 기계부품의 조직상태를 일부 확대 사진.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 특히 400~900℃의 고열이 발생하는 환경에서 사용되는 볼트, 스크류 등의 기계부품의 내열성, 피로강도를 높이고 내식성 및 내마모성이 우수한 내구성을 갖도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기계부품의 제조방법은, 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 기계부품 모재의 준비단계(S10)와; 상기 모재를 일정크기로 절삭가공, 냉간 단조(Heading, Former)하여 제품의 용도에 적합한 형상, 나선을 형성하는 단계(S20)와; 상기 나선이 형성된 모재의 표면에 붕소화물 층을 생성시키는 침붕단계(S30)와; 상기 침붕된 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와; 상기 모재의 표면에 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);로 제조함을 특징으로 한다. 상기 모재의 표면에는 내식성이 우수한 산화층과 다음 층에는 침붕층, 확산층으로 이루어지게 되고 내부에는 연한 펄라이트(Pearlite)조직과 페라이트조직(Ferrite)으로 되는 변태가 없어 변형이 없는 기계부품이 제조된다.
또, 상기 침붕 단계(S3)를 거친 다음 상기 침붕된 모재를 가열로에서 800~ 1000℃로 가열하여 염 200~450℃ 또는 오일 30~200℃ 또는 물 25℃에 급냉하여 경화시키는 담금질 단계(S40)와: 상기 담금질된 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와; 상기 세정된 모재의 뜨임단계(S60)와; 상기 뜨임된 모재의 표면에 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);로 제조하는 것을 포함할 수 있다. 상기 모재의 표면에는 내식성이 우수한 산화층과 다음 층에는 침붕층, 확산층으로 이루어지게 되고 내부에는 강도가 71~220 Kg/mm2으로 높고 인성과 연성이 있는 베이나이트(Bainite)또는 솔바이트(Sorbite) 또는 뜨임 마르텐싸이트 조직(Temperd Martensite)으로 된 기계부품이 제조된다.
또, 상기 침붕단계(S3)를 거친 다음 상기 침붕된 모재를 가열로에서 800~ 1000℃로 가열하여 염 200~450℃ 또는 오일 30~200℃ 또는 물 25℃에 냉각시켜 경화시키는 담금질 단계(S40)와: 상기 담금질된 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와; 상기 세정된 모재의 뜨임단계(S60); 및 상기 모재의 표면에 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);를 동시에 수행하여 제조하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 뜨임과 산화처리 단계를 동시에 처리하므로 한 단계를 생략할 수 있어 원가 절감하면서 모재의 표면에는 내식성이 우수한 산화층과 다음 층에는 침붕층, 확산층으로 이루어지게 되고 내부에는 강도가 71~220Kg/mm2으로 높고 인성과 연성이 있는 베이나이트(Bainite)또는 솔바이트(Sorbite) 또는 뜨임 마르텐싸이트 조직(Temperd Martensite)으로 된 기계부품이 제조된다.
상기 기계부품 모재의 준비단계(S10)에서는, 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 모재를 사용함으로써 내마모성을 가진 금속 화합물층을 얻을 수 있고 절삭 가공, 냉간 단조시에도 표면 및 내부가 변형되지 않는 기계부품을 제조할 수 있게 된다.
상기 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어지도록 한 것은 침붕시에 모재의 표면에 금속 화합물층과 확산층, 그리고 열처리에 의해 강도와 인성 연성을 높일 수 있는 모재층의 생성이 용이하도록 함에 있다.
상기 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어지도록 한 것은 침붕시에 모재의 표면에 금속 화합물층과 확산층, 그리고 열처리에 의해 강도와 인성 연성을 높일 수 있는 모재층의 생성이 용이하도록 함에 있다.
상기 침붕단계(S30)에서는, 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 철에 포함된 합금철로 이루어지고 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더가 채워진 열처리로의 지그 박스에 넣고, 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리함으로써, 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride)층을 생성시키는 수단으로 표면 경도가 HV 800~2000kg/mm2로 높은 내마모성을 갖도록 한다. 이때 붕소화물층의 두께는 3~100㎛로 함이 바람직하며, 이는 직경 5mm 이하의 소형부품의 경우에는 3~10㎛가 적합하고 직경이 100~1000mm로 대형부품의 경우에는 100㎛ 이내가 적합하나 100㎛ 이상은 사용 중에 붕소 화합물층이 박리되는 현상이 일어날 수 있다.
상기 담금질 단계(S40)에서는, 상기 침붕된 모재를 가열로에서 800~1000℃으로 가열하여 염 200~450℃ 또는 오일 30~200℃ 또는 물 25℃에서 냉각하여 경화시키는 수단에 의해 강도를 높이게 된다.
상기 세정단계(S50)에서는, 담금질된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 알칼리 세정이 이루어져서 모재의 표면에 생성된 침붕층이 소실되지 않도록 한다. 상기 침붕 화합물층은 알카리에 내식성이 강하고 산에는 약해 쉽게 소실되는 성질을 이용하여서 알카리 세정액을 사용하였고 표면에 부착된 오일 및 이물질은 알카리 액속에 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해로 이물질 탈지가 용이하게 되어 침붕 화합물 층은 소실되지 않고 세정할 수 있다.
상기 알칼리 세정은 전계력으로 세정하는 것으로 세정정도를 높이기 위한 세정시간은 10분~2시간으로 하며 온도는 25℃로 함이 바람직하다.
상기 세정된 모재의 뜨임단계(S60)에서는, 200~700℃의 온도에서 뜨임하여 조직을 연화, 안정시키고 잔류 응력(應力)을 감소시키는 수단으로 재료 내부에 인성과 연성을 가감한다.
상기 산화처리단계(S70)에서는, 열처리로 내에 산소 또는 스팀을 불어 넣는 산화처리를 하여 침붕층 표면에 산소가 확산 침투하여 침붕층과 본딩이 우수한 산화층을 생성시켜 내식성을 증가시키게 된다.
상기 산화처리단계(S70)에서는, 열처리로 내에 질소(N2)가스를 투입하고 200~700℃의 온도를 유지하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 10분~3시간 동안 불어 넣는 산화처리공정으로 산화피막이 형성된 산화층을 생성시키게 된다. 산화층의 두께는 1~3㎛로 함이 바람.
상기와 단계로 이루어진 본 발명은 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 바나듐(V)이 포함된 합금철로 이루어지고 나선이 형성된 모재의 표면에 침붕층과 산화층이 형성되어 강도를 강화시켜 내마모성, 내식성, 내열성, 피로강도, 내압강도 등의 기계적, 화학적, 열적 성질이 우수한 기계부품을 갖게 된다.
이러한 본 발명은 도 4와 같이 기계부품의 조직은 솔바이트 모재층(10)과 확산층(20), 붕소 화합물층(30), 산화층(40)이 순차적으로 형성되는 것으로, 이는 상기 침붕층이 생성되면서 기계부품에 강도와 연성, 인성을 강화시킨 베이나이트(Bainite) 또는 솔바이트(Sorbite) 또는 뜨임 마르텐싸이트 조직(Temperd Martensite)의 모재층(10)을 형성하고, 피로 강도를 증가시키는 확산층(20)과, 내마모성, 내열성을 향상시키는 붕소 화합물층(30)을 형성하게 됨과 아울러 기계부품의 표면에 내식성을 향상시킨 산화층(40)을 형성함으로써 내마모성, 내식성, 내열성, 피로 강도가 우수한 기계적, 화학적 성질을 가진 볼트, 스크류 등의 기계부품을 얻을 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
10 : 모재층 20 : 확산층
30 : 붕소 화합물층 40 : 산화층

Claims (5)

  1. 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 기계부품 모재의 준비단계(S10)와;
    상기 모재를 일정크기로 냉간 단조(Heading, Former)하고 나사 절삭 또는 전조 가공하여 나선을 형성하는 단계(S20)와;
    상기 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더가 채워진 열처리로 지그 박스에 넣고 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리하는 수단으로 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride) 층을 생성시키는 침붕단계(S30)와;
    상기 침붕된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와;
    상기 세정된 모재를 열처리로 내에 장입하고 질소(N2)가스를 불어 넣은 후 200~700℃의 온도를 유지하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 10분~3시간 동안 불어 넣는 산화처리공정으로 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품의 제조방법.
  2. 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 기계부품 모재의 준비단계(S10)와;
    상기 모재를 일정크기로 냉간 단조(Heading, Former)하고 나사 절삭 또는 전조 가공하여 나선을 형성하는 단계(S20)와;
    상기 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더가 채워진 열처리로 지그 박스에 넣고 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리하는 수단으로 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride) 층을 생성시키는 침붕단계(S30)와;
    상기 침붕된 모재를 가열로에서 800~1000℃로 가열하고 이를 염 200~450℃ 또는 오일 30~200℃ 또는 물 25℃에서 냉각하여 경화시키는 담금질 단계(S40)와;
    상기 담금질된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와;
    상기 세정된 모재를 200~700℃의 온도로 가열하고 이를 상온에서 냉각시키는 뜨임단계(S60)와;
    상기 뜨임된 모재를 열처리로 내에 장입하고 질소(N2)가스를 불어 넣은 후 200~700℃의 온도를 유지하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 10분~3시간 동안 불어 넣는 산화처리공정으로 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품의 제조방법.
  3. 탄소(C) 0.01~1.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2~2 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~2 중량%, 니켈(Ni) 0.2~2 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.8 중량%를 함유하며 나머지 중량%는 철로 이루어진 합금철로 된 기계부품 모재의 준비단계(S10)와;
    상기 모재를 일정크기로 냉간 단조(Heading, Former)하고 나사 절삭 또는 전조 가공하여 나선을 형성하는 단계(S20)와;
    상기 나선이 형성된 모재를 보로나이징(Boronizing) 파우더가 채워진 열처리로 지그 박스에 넣고 질소(N2)가스를 열처리로 내 용적의 5~6배를 투입하여 열처리로 내에서 800~1110℃의 온도에서 10분~30시간 동안 열처리하는 수단으로 모재의 표면에 붕소(B)를 확산 침투시켜 붕소화물(Boride) 층을 생성시키는 침붕단계(S30)와;
    상기 침붕된 모재를 가열로에서 800~1000℃로 가열하고 이를 염 200~450℃ 또는 오일 30~200℃ 또는 물 25℃에서 냉각하여 경화시키는 담금질 단계(S40)와;
    상기 담금질된 모재를 알카리 전해 수용액에서 음극, 양극으로 전환하는 대전극을 이용한 전기분해탈지가 이루어지도록 하여 모재의 표면에 있는 이물질과 오일을 제거하는 세정단계(S50)와;
    상기 세정된 모재를 200~700℃의 온도로 가열하고 이를 상온에서 냉각시키는 뜨임단계(S60); 및
    상기 뜨임단계(S60)를 하면서 열처리로 내에 질소(N2)가스를 불어 넣은 후 200~700℃의 온도를 유지하면서 산소(O2) 또는 수증기(H2O)를 10분~3시간 동안 불어 넣는 산화처리공정으로 산화층을 생성시키는 산화처리단계(S70);를 동시에 수행하는 것을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품의 제조방법.

  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020110023500A 2011-03-16 2011-03-16 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법 KR101216243B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110023500A KR101216243B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법
PCT/KR2012/001055 WO2012124899A2 (ko) 2011-03-16 2012-02-13 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110023500A KR101216243B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120118329A Division KR20120131141A (ko) 2012-10-24 2012-10-24 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120105829A KR20120105829A (ko) 2012-09-26
KR101216243B1 true KR101216243B1 (ko) 2012-12-28

Family

ID=46831149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110023500A KR101216243B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101216243B1 (ko)
WO (1) WO2012124899A2 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108504988B (zh) * 2018-04-03 2020-04-28 辽宁工业大学 一种电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法
CN109402332A (zh) * 2018-10-08 2019-03-01 河南精诚汽车零部件有限公司 一种铝合金挤压模具的热处理工艺
CN110079657B (zh) * 2019-05-17 2024-01-26 东台艺新金属材料有限公司 一种锯条回火炉中的气体混合供给装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200322859Y1 (ko) 2003-05-15 2003-08-14 주식회사 코메트 표면경화처리된 헤어 클리퍼 블레이드

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100326093B1 (ko) * 1999-07-02 2002-03-07 김점동 보로나이징 분말 및 이를 이용하여 금속표면에 보라이드층을형성하는 방법
KR100578155B1 (ko) * 2005-10-20 2006-05-10 주식회사 케이피티 기계부품의 표면 처리방법
KR101211798B1 (ko) * 2005-12-20 2012-12-12 두산인프라코어 주식회사 내마모 기계부품의 제조방법
KR20080001256A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 전해동 고정용 툴 스크류, 렌치볼트 및 그 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200322859Y1 (ko) 2003-05-15 2003-08-14 주식회사 코메트 표면경화처리된 헤어 클리퍼 블레이드

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012124899A3 (ko) 2012-11-08
WO2012124899A2 (ko) 2012-09-20
KR20120105829A (ko) 2012-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109023152A (zh) 一种高强度抗疲劳螺栓合金材料及螺栓的制造方法
WO2011013362A1 (ja) 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法
CN103643146B (zh) 一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法
JP2021515848A (ja) マルテンサイト硬化性鋼を有するバイメタルねじ
KR101216243B1 (ko) 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품 제조방법
JP2010030036A (ja) ショットピーニング用投射材の材料、及びショットピーニング用投射材の製造方法
CN104178771A (zh) 热冲压用模具钢sdcm1热处理及表面处理方法
CN103243323B (zh) 一种韧性特种陶瓷复合渗层的制备方法
CN105714190B (zh) 一种耐冲击载荷轴承用钢及其热处理方法
WO2019223491A1 (zh) 一种高强度曲轴的制造方法
EP2888378B1 (en) Method for heat treating a steel component
CN1434146A (zh) 用于热载荷构件的提高了硬度的反应惰性的材料
KR20120131141A (ko) 내식성 및 내마모성이 우수한 기계부품
JP2015218359A (ja) 表面硬化処理部品、表面硬化処理部品用鋼及び表面硬化処理部品の製造方法
CN103639231A (zh) 一种铬钼低合金镀锌钢绞线的制造方法
JP2009530499A (ja) 高強度を有する溶接可能でステンレスの管状構造体の製造システム及びそれから得られた製品
CN105420609A (zh) 抗断裂发动机曲轴制备方法
CN101363123A (zh) 钢件表面喷丸及等离子低温渗硼的复合工艺方法
KR20110129683A (ko) 내마모성 및 내식성이 우수한 철강의 표면처리 방법
US20210317541A1 (en) Iron-based alloy and method of manufacturing the same
KR20100107874A (ko) 금형의 표면처리방법
CN106319439A (zh) 一种钢质零件的改性方法
CN104264160A (zh) 一种提高调质钢表面耐磨、抗腐蚀、抗冲击、抗疲劳的复合热处理方法
CN106040744B (zh) 一种具有微米级碳化钨增强层的热轧工作辊及其制备方法
JP2016098426A (ja) 浸炭肌で使用する耐ピッチング特性に優れた機械構造用肌焼鋼

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180122

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181220

Year of fee payment: 7