KR101550527B1

KR101550527B1 - 전착막 형성방법

Info

Publication number: KR101550527B1
Application number: KR1020140022579A
Authority: KR
Inventors: 고경현; 최준오
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR20150101192A

Abstract

전착막 형성방법이 개시된다. 전착막을 형성하기 위하여 모재의 표면에 평균직경이 미세한 세라믹 분말들을 고속으로 충돌시켜 모재 표면의 조도를 조절한 후 표면 조도가 조절된 모재 표면에 전착막을 형성한다. 이와 같은 방법에 따르면 전착막을 얇게 형성하더라도 표면이 매끄럽고 모재와의 결합력이 강한 전착막을 형성할 수 있다.

Description

전착막 형성방법{METHOD OF FORMING ELECTRO-DEPOSITION LAYER}

본 발명은 모재 표면에 전착막을 형성하는 방법에 관한 것으로, 모재의 부식 방지 및 심미성을 향상시킬 수 있다.

일반적으로 철계 합금을 사용하여 제조되는 기계 부품은 부식에 약한 특성을 보이고, 이러한 부식을 방지하기 위하여 일반적으로 기계 부품 표면에 전착막을 형성한다. 하지만, 종래의 방식으로 기계 부품의 거친 표면에 전착막을 형성하는 경우, 기계 부품 표면의 거칠음을 가리고 표면이 매끄러운 전착막을 형성하기 위해서는 약 25 내지 50 ㎛ 두께로 두껍게 전착막을 형성하여야 하는 문제점이 있었다.

이와 같이 전착막을 두껍게 형성하는 경우, 상기 전착막 형성을 위한 전착 조성물이 많이 소모될 뿐만 아니라, 전착막 형성을 위해 요구되는 전기사용량, 공정시간 등이 증가하여 경제성이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한, 이렇게 형성된 전착막의 경우, 최종 표면조도가 1 ㎛ 이상이어서 심미성의 떨어져 보이는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 기존의 전착막 형성 공정조건을 유지하면서 기계부품이 최종 표면조도를 1 ㎛ 미만이 되도록 하는 방법을 제공하고, 궁국적으로 전착막을 얇게 형성하더라도 표면이 매끄럽고 모재와의 결합력이 강한 전착막의 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전착막 형성방법은 모재 표면의 조도를 조절하는 단계 및 상기 모재 표면에 전착막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 모재 표면의 조도는 모재의 표면에 평균직경이 약 500 nm 이상 200 ㎛ 이하인 세라믹 분말들을 약 200 m/s 이상 1500 m/s 이하의 속력으로 충돌시킴으로써 수행할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 분말들은 알루미나, 질화알루미늄, 이트리아(Yttira), 야그(yttrium aluminium garnet, YAG), 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 질화붕소, 인산칼슘산화물 및 이산화티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 단일 분말 또는 혼합 분말을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 모재 표면의 조도는 상기 세라믹 분말들의 충돌에 의한 침식으로 약 1.0 ㎛ 내지 2.0 ㎛로 조절될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 분말들은 상기 모재 표면으로부터 약 5 mm 내지 100 mm 이격된 위치에 배치된 분사노즐을 포함하는 고속 분사장치에 의해 분사될 수 있다. 상기 고속 분사장치는 약 20 ℃ 내지 700 ℃인 운반가스를 0.1 MPa 내지 4 MPa의 압력으로 분사함으로써 상기 세라믹 분말들을 분사할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 모재 표면의 조도를 조절하기 위하여 상기 세라믹 분말들은 상기 모재 표면에 대해 30° 내지 90°의 각도로 충돌할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 모재 표면의 조도를 조절하는 단계는 평균 직경이 50㎛ 내지 200㎛인 제1 세라믹 분말들을 상기 모재 표면에 충돌시키는 단계 및 상기 제1 세라믹 분말들의 충돌 후 평균 직경이 500nm 내지 50㎛인 제2 세라믹 분말들을 상기 모재 표면에 충돌시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 미세 세라믹 분말들을 분사하여 모재 표면의 조도를 약 1 ㎛ 내지 2 ㎛로 조절한 후 전착막을 형성하므로, 조도가 1 ㎛ 이하인 심미성이 향상된 전착막을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전착막(electro-deposition film) 형성방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들에 대해서만 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전착막 형성방법은 모재의 표면 조도(surface roughness)를 조절하는 단계(S110) 및 표면 조도가 조절된 모재 표면에 전착막을 형성하는 단계(S120)를 포함한다.

모재의 표면 조도를 조절하는 단계(S110)는 모재의 거친 표면에 미세 세라믹 분말을 고속으로 충돌시켜 모재 표면을 침식시킴으로써 수행될 수 있다.

상기 모재는 철계 합금으로 이루어진 기계 부품일 수 있다. 철계 합금으로 이루어진 모재는 부식에 약한 특성을 가지므로, 이를 방지하기 위하여 모재 표면에 전착막을 형성하는 것이 바람직하다. 일 예로, 상기 모재로는 표면을 오염시키는 가공처리 없이 제조되어 전착을 위한 별도의 표면처리를 요구하지 않는 기계 부품일 수 있다. 다른 예로, 상기 모재로는 제조과정에서 표면을 오염시킬 수 있는 용접, 절삭 등의 가공처리를 거쳐 제조되어 전착을 위해 별도의 표면처리가 요구되는 기계 부품일 수 있다.

상기 세라믹 분말은 알루미나, 질화알루미늄, 이트리아(Yttira), 야그(yttrium aluminium garnet, YAG), 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 질화붕소, 인산 칼슘계 산화물, 이산화티타늄 등의 분말일 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 분말은 상기의 물질들 중 하나의 분말만을 포함하는 단일 세라믹 분말이거나 상기의 물질들 중 둘 이상의 분말들을 포함하는 혼합 분말일 수 있다. 상기 세라믹 분말은 다양한 형상을 가질 수 있고, 예를 들면, 구형, 다면체형 등의 규칙적 형상 또는 불규칙 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 세라믹 분말은 약 500nm 이상 200㎛ 이하의 직경을 가질 수 있다. 상기 세라믹 분말의 직경이 500nm 미만인 경우, 쇼크 웨이브(shock wave)의 다운스트림에 의해 상기 모재 표면을 침식시킬 정도의 고속으로 가속될 수 없는 문제점이 발생하고, 상기 세라믹 분말의 직경이 200㎛를 초과하는 경우, 상기 모재 표면의 조도가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. 일 예로, 상기 모재는 약 1.0㎛ 내지 2.0㎛의 표면조도를 갖도록 처리될 수 있고, 이 경우, 상기 세라믹 분말은 약 5㎛ 이상 약 100㎛ 이하의 직경을 갖는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 분말은 고속 분사장치에 의해 분사되어 고속으로 모재 표면에 충돌될 수 있다. 상기 고속 분사장치는 분사노즐 내에 흐르는 운반가스, 예를 들면, 헬륨(He) 가스, 질소(N₂) 가스, 공기(Air) 등의 유동에 의해 미세 세라믹 분말을 분사한다. 일 실시예로, 상기 고속 분사장치는 상기 세라믹 분말이 비용융의 상태에서 약 200 m/s 이상 1500 m/s 이하의 속력으로 상기 모재 표면에 충돌하도록 상기 세라믹 분말을 분사할 수 있다. 이를 위하여, 상기 고속 분사장치는 상기 운반가스를 세라믹 분말의 용융점보다 현저하게 낮은 온도, 예를 들면, 약 20℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열하고, 이를 약 0.1 MPa 내지 4 MPa의 압력으로 분사할 수 있다. 가스 압력이 0.1 MPa 미만인 경우, 세라믹 분말의 모재 충돌 속력이 낮아져 모재 표면의 조도를 조절하기 위해 요구되는 충격에너지를 제공하지 못하거나 조도 조절 공정의 시간의 증가하는 문제점이 있고, 가스 압력이 4 MPa를 초과하는 경우, 더 많은 압축가스를 필요로 하기 때문에 고속 분사장치의 장치 구성이 어려워지고, 세라믹 분말의 모재 충돌 속력이 너무 커져 모재 표면의 거칠기가 지나치게 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기의 속력으로 세라믹 분말을 상기 모재 표면에 충돌시키기 위하여, 상기 고속 분사장치의 분사노즐은 상기 모재 표면으로부터 약 5mm 내지 100mm 정도 이격될 수 있다. 상기 분사노즐과 상기 모재 표면 사이의 이격 거리가 5mm 미만인 경우, 모재 표면에 분사된 후에 발생하는 상기 운반가스의 역압에 의해 상기 세라믹 분말의 충돌 속력이 현저하게 감소하는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 분사노즐과 상기 모재 표면 사이의 이격 거리가 100mm를 초과하는 경우, 상기 세라믹 분말의 이동거리 증가로 인하여 상기 세라믹 분말의 충돌 속력이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고속 분사장치는 단일 분사노즐을 통해 상기 세라믹 분말을 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 고속 분사장치는 상기 모재 표면에 대해 약 30° 내지 약 90°의 각도로 충돌하도록 상기 세라믹 분말을 분사할 수 있다. 상기 충돌각도는 상기 모재 표면으로부터 측정된 각도를 의미한다. 모재 표면에 충돌하는 세라믹 분말의 충돌 속력은 세라믹 분말의 직경에 의해 영향을 받는데, 상기 세라믹 분말들은 일정 범위의 입도 분포를 가지므로, 모재 표면에 충돌하는 세라믹 분말의 충돌 속력 역시 일정 범위의 값을 갖게 된다. 따라서, 세라믹 분말들의 입도 분포가 넓은 경우, 상대적으로 고속인 평균속력으로 세라믹 분말들을 모재 표면에 수직으로 충돌시키면 일부의 세라믹 분말들이 모재 표면에 충돌 후 부착되는 문제점이 발생될 수 있고, 이를 방지하기 위하여 상대적으로 저속인 평균속력으로 세라믹 분말들을 모재 표면에 수직으로 충돌시키면 모재 표면의 침식을 야기하는 세라믹 분말의 수가 감소하게 되어 모재의 표면 조도를 조절하는 공정시간이 증가하는 문제점이 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 세라믹 분말들을 모재 표면에 대해 경사지게 충돌시킴으로써, 세라믹 분말들을 고속으로 분사시키더라도 모재 표면에 세라믹 분말들이 부착하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 모재 표면에 침식을 야기하는 세라믹 분말의 수를 증가시켜 모재의 표면 조도를 조절하는 공정시간을 감소시킬 수 있다. 다만, 모재 표면에 대한 세라믹 분말의 충돌 각도가 30° 미만인 경우, 모재 표면의 조도를 감소시키기 위한 공정시간이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. 바람직하게는 상기 세라믹 분말들을 상기 모재 표면에 대해 약 40° 내지 약 60° 경사지게 충돌시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고속 분사장치는 상대적으로 큰 직경을 갖는 제1 세라믹 분말들을 상기 모재 표면으로 분사한 후, 상기 제1 세라믹 분말들보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 제2 세라믹 분말들을 상기 모재 표면으로 분사할 수 있다. 일 실시예로, 상기 제1 세라믹 분말들은 약 50㎛ 내지 200㎛의 평균 직경을 가질 수 있고, 상기 제2 세라믹 분말들은 약 500nm 내지 50㎛의 평균 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 상대적으로 큰 평균직경을 갖는 세라믹 분말들을 먼저 모재 표면에 분사한 후 상대적으로 작은 평균직경을 갖는 세라믹 분말들을 모재 표면에 분사하는 경우, 모재 표면의 조도를 보다 균일하고 작게 형성할 수 있다. 예를 들면, 약 500nm 내지 50㎛의 평균 직경을 갖는 제2 세라믹 분말들만을 이용하여 상기 모재의 표면 조도를 조절하는 경우, 제2 세라믹 분말들에 의한 충격에너지가 약하므로, 모재 표면의 조도 조절을 위하여 소모되는 분말 양이 증가하여 경제성이 떨어질 수 있다. 이와 달리, 약 50㎛ 내지 200㎛의 평균 직경을 갖는 제1 세라믹 분말들만을 이용하여 상기 모재의 표면 조도를 조절하는 경우, 제1 세라믹 분말들에 의한 충격에너지가 크고 세라믹 분말들의 크기가 크므로, 모재 표면의 조도를 감소시키기 어렵다. 하지만, 본 발명에서와 같이, 제1 세라믹 분말들을 먼저 분사한 후 제2 세라믹 분말들을 분사하는 경우, 제1 세라믹 분말들에 의한 충격에너지가 크므로 짧은 시간에 적은 분말 소모량으로 모재 표면의 조도를 1차적으로 조절할 수 있고, 이어서 제2 세라믹 분말들에 의해 1차적으로 조절된 모재 표면의 조도를 보다 작고 균일하게 조절할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 보다 적은 분말 소모량으로 짧은 시간 안에 모재 표면의 조도를 작게 조절할 수 있으므로, 경제적인 측면에서 그 이점이 크다고 할 수 있다.

이어서, 표면 조도가 조절된 모재 표면에 전착막을 형성할 수 있다.(S120) 상기 전착막은 공지의 방법으로 형성될 수 있다. 본 발명에 있어서는 앞에서 설명한 바와 같이 모재 표면의 조도를 약 1㎛ 내지 2㎛로 조절한 후 상기 전착막을 형성하므로, 충분히 표면이 매끄러운 전착막을 형성할 수 있다.

본 발명과 달리, 모재의 거친 표면에 바로 전착을 진행하거나 종래의 샌드 블라스트 공정을 거친 후 전착을 진행할 경우, 표면이 매끄러운 전착막을 형성하기 위해서는 표면의 거친면(top & valley)을 매우면서 전착이 진행되어야 하므로, 전착막을 약 25㎛ 내지 50㎛ 정도로 두껍게 형성하여야 할 뿐만 아니라 전착막의 표면 조도가 1 ㎛보다 초과되어 심미성이 떨어진다. 일 예로, 표면을 오염시키는 가공처리 없이 제조되어 종래 전착을 위한 별도의 표면처리를 요구하지 않았던 기계 부품은 일반적으로 약 5 ㎛ 이상의 표면 조도를 갖는데, 이러한 부품에 표면이 평탄한 전착막을 형성하기 위해서는 상당히 두꺼운 전착막을 형성하여야 한다. 예를 들면, 전착을 위한 표면 처리 없이 표면 조도가 약 5.87 ㎛인 기계 부품에 약 40 ㎛ 두께의 전착막을 형성하더라도 전착막 표면의 조도는 약 2.95 ㎛에 불과하다. 다른 예로, 제조과정에서 표면을 오염시킬 수 있는 용접, 절삭 등의 가공처리를 거쳐 제조되어 종래 전착을 위해 별도의 표면처리, 예를 들면, 샌드 블라스트 공정이 요구되는 기계 부품의 경우에도 샌드 블라스트 공정 후의 표면 조도가 본 발명에 비해 상당히 높으므로, 표면이 평탄한 전착막을 형성하기 위해서는 상당히 두꺼운 전착막을 형성하여야 한다. 예를 들면, 샌드 블라스트 공정 후의 표면 조도가 약 3.39 ㎛인 기계 부품에 약 40 ㎛ 두께의 전착막을 형성하더라도 전착막 표면의 조도는 약 1.43 ㎛에 불과하다. 즉, 상기의 경우에 전착막을 형성하기 위한 전착조성물이 소모량이 많을 뿐만 아니라 전착 공정을 위한 전기사용량, 공정시간 등이 증가하여 경제성이 떨어지는 문제가 있다.

[비교예 1]

철계 소재로 형성되고 제조과정에서 표면을 오염시키는 가공처리 없이 제조되어 종래 전착을 위한 표면처리 공정이 요구되지 않는 제1 모재 표면에 바로 약 40 ㎛ 두께의 제1 전착막을 형성하였다. 상기 전착막 형성 전 상기 제1 모재의 표면조도는 약 5.87 ㎛이었다.

[비교예 2]

비교예 1의 제1 모재와 동일한 소재로 형성되었으나 제조과정에서 표면을 오염시키는 가공처리가 수행되어 전착을 위한 표면처리를 요구되는 제2 모재 표면에 대해 종래의 샌드 블라스팅 방법으로 상기 제2 모재의 표면 조도를 조절한 후 상기 제2 모재 표면에 약 40 ㎛ 두께의 제2 전착막을 형성하였다. 상기 샌드 블라스트는 상기 제2 모재 표면과 약 10mm 이격된 노즐을 포함하는 분사장치를 이용하여 평균 입경이 약 200 ㎛인 산화알루미늄(Al₂O₃) 분말을 상기 제2 모재 표면에 분사함으로써 수행되었다. 이때, 상기 분사장치는 약 0.5 MPa의 압력으로 분사되는 상온의 운반가스를 이용하여 상기 산화알루미늄 분말을 분사하였다. 상기 샌드 블라스팅 처리가 수행되기 전의 상기 제2 모재의 표면조도는 약 5.75 ㎛이었다.

[실시예 1]

비교예 1에 사용된 모재와 동일한 제3 모재 표면에 이와 약 10mm 이격된 노즐을 구비하는 고속 분사장치를 이용하여 평균 직경이 약 30 ㎛인 산화알루미늄(Al₂O₃) 분말을 고속으로 분사하여 모재 표면의 조도를 조절한 후 상기 제3 모재 표면에 약 40 ㎛ 두께의 제3 전착막을 형성하였다. 이때, 상기 고속 분사장치는 상기 산화알루미늄(Al₂O₃) 분말을 분사하기 위하여 상온의 가스를 약 1.5 MPa의 압력으로 분사하였다.

[실시예 2]

비교예 2에 사용된 모재와 동일한 제4 모재의 표면조도를 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 조절한 후 상기 제4 모재 표면에 약 40 ㎛ 두께의 제4 전착막을 형성하였다.

[실시예 3]

비교예 2에 사용된 모재와 동일한 제5 모재의 표면조도를 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 조절한 후 상기 제5 모재 표면에 약 15 ㎛ 두께의 제5 전착막을 형성하였다.

[실험예]

도 2a 및 도 2b는 비교예 1에 있어서의 원상태 제1 모재 표면 및 제1 전착막 표면에 대한 전자현미경 사진들이고, 도 3a 및 도 3b는 실시예 1에 있어서의 고속 분사 방법으로 표면도조가 조절된 후의 제3 모재 표면 및 제3 전착막 표면에 대한 전자현미경 사진들이다. 도 4a 및 도 4b는 비교예 2에 있어서의 샌드 블라스팅 방법으로 표면조도가 조절된 후의 제2 모재의 표면 및 제2 전착막의 표면에 대한 전자현미경 사진들이고, 도 5a 및 도 5b는 실시예 2에 있어서의 고속 분사 방법으로 표면도조가 조절된 후의 제4 모재의 표면 및 제4 전착막의 표면에 대한 전자현미경 사진들이며, 도 6은 실시예 3에 있어서의 제5 전착막 표면에 대한 전자현미경 사진이다.

하기 표 1은 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 내지 3에 있어서, '모재의 원상태 표면', '종래의 샌드 블라스팅이나 본 발명에 따른 고속 분사 방법으로 표면조도 조절 후의 모재의 표면' 및 '전착막 표면'의 조도를 측정한 값을 나타낸다.

구분	평균 표면 조도(㎛)
구분	모재의 원상태 표면	표면조도 조절 후 모재 표면	전착막 표면
비교예 1	5.87±0.41	-	2.95±0.37
비교예 2	5.75±0.39	3.39±0.23	1.43±0.25
실시예 1	5.87±0.41	1.40±0.11	0.63±0.08
실시예 2	5.75±0.39	1.37±0.05	0.58±0.05
실시예 3	5.75±0.39	1.37±0.05	0.94±0.14

표 1과 함께 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 철계 소재로 형성되고 제조과정에서 표면을 오염시키는 가공처리 없이 제조되어 종래 전착을 위한 표면처리 공정이 요구되지 않는 모재의 표면에 대해 본 발명에 따라 미세 세라믹 입자를 고속으로 분사하여 표면조도를 조절하는 경우, 모재 표면의 조도가 현저하게 감소하고, 그 결과 모재 표면에 형성되는 전착막으로 표면조도 역시 감소하여 심미성이 현저하게 향상됨을 확인할 수 있다.

표 1과 함께 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 6을 참조하면, 철계 소재로 형성되고 제조과정에서 표면을 오염시키는 가공처리가 수행되어 전착을 위한 표면처리를 요구되는 모재 표면에 대해 종래의 방법에 따라 샌드 블라스팅 방법으로 표면조도를 조절하는 경우보다 본 발명에 따라 미세 세라믹 입자를 고속으로 분사하여 표면조도를 조절하는 것이 모재 표면의 조도를 더욱 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따라 모재 표면의 조도를 조절하는 경우 샌드 블라스팅 방법으로 모재 표면의 조도를 조절하는 경우보다 전착막의 두께를 감소시켜도 전착막 표면의 조도를 더 감소시켜 심미성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 전착막 형성을 위한 전착조성물을 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전착 공정을 위한 전기사용량, 공정시간 등이 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 미세 세라믹 분말들을 분사하여 모재 표면의 조도를 약 1㎛ 내지 2㎛로 조절한 후 전착막을 형성하므로, 전착막을 약 5㎛ 내지 15㎛의 얇은 두께로 형성하더라도 충분히 표면이 매끄러운 전착막을 형성할 수 있고, 그 결과, 전착조성물의 사용량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전착 공정을 위한 전기사용량, 공정시간 등이 감소시킬 수 있다. 또한, 모재 표면의 조도를 조절하는 단계 동안 모재 표면이 활성화 상태가 되어, 전착 공정이 빠르게 진행될 뿐만 아니라 전착막과 모재의 결합력을 현저하게 증가시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

S110: 표면 조도 조절 단계
S120: 전착막 형성 단계

Claims

철계 합금으로 이루어진 모재의 표면에 평균직경이 500nm 이상 200㎛ 이하인 세라믹 분말들을 200 m/s 이상 1500 m/s 이하의 속력으로 충돌시켜 상기 모재 표면의 조도를 조절하는 단계; 및
상기 모재 표면에 전착막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 모재 표면의 조도는 상기 세라믹 분말들의 충돌에 의한 침식으로 1.0㎛ 내지 2.0㎛로 조절되는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
철계 합금으로 이루어진 모재의 표면에 평균직경이 500nm 이상 200㎛ 이하인 세라믹 분말들을 200 m/s 이상 1500 m/s 이하의 속력으로 충돌시켜 상기 모재 표면의 조도를 조절하는 단계; 및
상기 모재 표면에 전착막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전착막은 5㎛ 내지 15㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
철계 합금으로 이루어진 모재의 표면에 평균직경이 500nm 이상 200㎛ 이하인 세라믹 분말들을 200 m/s 이상 1500 m/s 이하의 속력으로 충돌시켜 상기 모재 표면의 조도를 조절하는 단계; 및
상기 모재 표면에 전착막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 모재 표면의 조도를 조절하는 단계는,
평균 직경이 50㎛ 내지 200㎛인 제1 세라믹 분말들을 상기 모재 표면에 충돌시키는 단계; 및
상기 제1 세라믹 분말들의 충돌 후 평균 직경이 500nm 내지 50㎛인 제2 세라믹 분말들을 상기 모재 표면에 충돌시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 분말들은 알루미나, 질화알루미늄, 이트리아(Yttria), 야그(yttria aluminium garnet, YAG), 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 질화붕소, 인산칼슘산화물 및 이산화티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 단일 분말 또는 혼합 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 분말들은 상기 모재 표면으로부터 5mm 내지 100mm 이격된 위치에 배치된 분사노즐을 포함하는 고속 분사장치에 의해 분사되고,
상기 고속 분사장치는 20℃ 내지 700℃인 운반가스를 0.1 MPa 내지 4 MPa의 압력으로 분사함으로써 상기 세라믹 분말들을 분사하는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 분말들은 상기 모재 표면에 대해 30° 내지 90°로 경사지게 충돌하는 것을 특징으로 하는 전착막 형성방법.
삭제