KR101601216B1 - Manufacture method of step pen for vehicle, and step pen for vehicle manufactured by this method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 스텝 팬 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 스텝 팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미끄러지지 않는 논슬립 기능을 가지는 차량용 스텝 팬 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 스텝 팬에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
스텝 팬은 차량의 도어 하부에 설치되어 탑승자가 차량에 안전하게 탑승할 수 있도록 돕는 역할을 수행한다. SUV 차량, 화물차, 버스 등의 경우 차체가 높아 탑승자가 발을 딛고 승차할 수 있는 스텝 팬이 구비되지 않으면 탑승에 불편함이 있어 차량의 안전한 승하차를 위해 스텝 팬이 구비된다. The step fan is installed under the door of the vehicle to assist a passenger in safely loading the vehicle. In the case of an SUV, a lorry, a bus, etc., a step fan is provided for safe boarding of the vehicle because it is inconvenient for a passenger to ride on the foot unless the step fan is provided.
그러나, 종래의 스텝 팬은 탑승자가 발을 딛고 올라서는 발판 부분이 합성수지 또는 고무재질 등으로 제작되고 표면에는 탑승자의 미끄러짐을 방지하기 위하여 격자 모양 또는 다이아몬드 모양의 돌출부를 형성하는 방식으로 제작되므로 마모에 약하고 미끄러짐 방지 역할을 충분히 하기 어려운 문제점이 있다. However, in the conventional step fan, since the pedestal portion on which the passenger rises his / her foot is made of synthetic resin or rubber material and the surface thereof is formed in the form of lattice-like or diamond-like protrusion in order to prevent the passenger from slipping, There is a problem that it is difficult to secure a weak and slip prevention function.
본 발명의 목적은 강성이 있는 모재판(금속판)에 이종 금속입자를 부착하여 미끄러지지 않는 논슬립 특성을 부여하되, 제조효율이 높으면서 외관이 우수하고 마모 및 박리문제가 발생하지 않는 차량용 스텝 팬 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 스텝 팬을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a step fan manufacturing method for a vehicle that attaches dissimilar metal particles to a rigid base plate (metal plate) to impart non-slip characteristics to the base plate, And a stepped fan for a vehicle manufactured by the method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 모재판을 준비하여 접합면을 설계하고 세척 및 표면 처리하는 모재판 준비공정과, 논슬립 재료를 준비하는 논슬립 재료 준비공정과, 상기 모재판의 접합면에 상기 논슬립 재료를 접착하여 돌출모양을 형성하는 접착공정과, 상기 접착공정 후, 상기 논슬립 재료가 접착된 모재판을 브레이징로에 투입하여 브레이징하는 브레이징 공정을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a non-slip material, comprising the steps of preparing a base plate, designing a bonding surface, cleaning and surface-treating the base plate, A bonding step of bonding the non-slip material to the joint surface of the mother board to form a projecting shape; and a brazing step of putting the mother board to which the non-slip material is adhered, into the brazing furnace and brazing it after the bonding step.
상기 모재판은 스테인리스강, 철, 동, 황동, 합금강 중 선택된 1종의 재질로 된다.The mother board is made of one selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, brass and alloy steel.
상기 논슬립 재료는 텅스텐 분말에 은, 동, 아연, 카드뮴, 인, 니켈, 망간, 주석, 인듐, 금, 실리콘, 파라디윰, 리듐 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 분말과, 용제가 혼합된 것이다.The non-slip material is a mixture of tungsten powder with one or more metal powders selected from silver, copper, zinc, cadmium, phosphorus, nickel, manganese, tin, indium, gold, silicon, paradigm, .
상기 논슬립 재료는 텅스텐 분말 95~97 중량%와 니켈 분말 3~5 중량%를 혼합하여 용제에 희석한 것이다.The non-slip material is a mixture of 95 to 97 wt% of tungsten powder and 3 to 5 wt% of nickel powder and diluted in a solvent.
상기 브레이징 공정은 The brazing process
환원가스 분위기의 브레이징로에서 500~700℃의 온도로 1차 소성하는 제1단계와, 상기 브레이징로의 온도를 900~1350℃로 상승시켜 2차 소성하는 제2단계를 포함한다.A first step of firstly baking the brazing furnace at a temperature of 500 to 700 占 폚 in a reducing gas atmosphere and a second step of raising the temperature of the brazing furnace to 900 to 1350 占 폚.
상기 환원가스는 수소가스이고, 상기 수소가스는 76% 이상 100% 이하이다.The reducing gas is hydrogen gas, and the hydrogen gas is 76% or more and 100% or less.
노점(dew point)이 -55℃ 이상이다. The dew point is at least -55 ° C.
스텝 팬은 모재판과 모재판의 표면에 부착되어 논슬립 기능을 제공하는 논슬립부를 포함한다.The step fan includes a non-slip part attached to the surface of the base plate and the base plate to provide a non-slip function.
본 발명은 모재판과 논슬립 재료의 부착성이 우수하고 내마모성이 우수할 뿐 아니라 미끄럼 방지 기능이 우수하다. 따라서, 차량에 적용되어 미끄러지지 않는 논슬립 기능을 제공할 수 있을 뿐 아니라 반영구적으로 사용 가능한 차량용 스텝 팬을 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention is excellent in adhesion of a base plate and a non-slip material, has excellent abrasion resistance, and is excellent in a slip prevention function. Accordingly, it is possible to provide a non-slip function that is applied to a vehicle, which is not slippery, and also provides a step fan for a vehicle that can be used semi-permanently.
특히, 본 발명은 브레이징 공정시 노점 -55℃ 이상의 수소가스 분위기에서 환원을 수행하므로 모재판과 논슬립 재료의 부착력이 더욱 상승되고, 브레이징 과정에서 산화물 등의 이물질도 완벽하게 제거되므로 미끄럼 방지 기능을 가지면서도 외관이 미려한 스텝 팬을 제조할 수 있는 효과가 있다. In particular, since the present invention performs reduction in a hydrogen gas atmosphere at a dew point of -55 deg. C or higher during the brazing process, adhesion force between the mother board and the non-slip material is further increased, and foreign matters such as oxides are completely removed during the brazing process. So that it is possible to manufacture a step fan having an excellent appearance.
또한, 텅스텐 분말은 기존에 버려지는 텅스텐 분말을 재활용할 수 있으므로 스텝 팬 제조시 비용 절감이 가능한 효과가 있다.In addition, since tungsten powder can recycle tungsten powder that has been discarded, it is possible to reduce the manufacturing cost of the step fan.
도 1은 본 발명 실시예에 의한 차량용 스텝 팬 제조방법을 보인 과정도.
도 2는 본 발명의 실시예의 방법에 의해 제조된 차량용 스텝 팬.
도 3 및 도 4는 본 발명의 모재판과 논슬립 재료의 접합면을 보인 사진.
도 5는 본 발명의 실시예를 자동차에 적용한 상태를 보인 도면.1 is a process diagram showing a method of manufacturing a step fan for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a step fan for a vehicle manufactured by the method of the embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 3 and FIG. 4 are photographs showing the bonding surfaces of the base plate and the non-slip material of the present invention.
5 is a view showing a state where an embodiment of the present invention is applied to an automobile.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 차량용 스텝 팬 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 모재판을 준비하여 접합면을 설계하고 세척 및 표면 처리하는 모재판 준비공정(S10)과, 논슬립 재료를 준비하는 논슬립 재료 준비공정(S20)과, 모재판의 접합면에 논슬립 재료를 접착하여 돌출모양을 형성하는 접착공정(S30)과, 접착공정 후 논슬립 재료가 접착된 모재판을 브레이징로에 투입하여 브레이징하는 브레이징 공정(S40)을 포함한다. As shown in Fig. 1, the method for manufacturing a step fan for a vehicle according to the present invention comprises: a step (S10) of preparing a base plate to prepare a base plate and designing, cleaning and surface treating the base plate; A brazing step (S30) of bonding a non-slip material to a bonding surface of a base plate to form a protrusion shape; a brazing step (S30) of putting a brazing material to which a non-slip material is bonded in a brazing furnace S40).
모재판 준비공정(S10)은 모재판을 브레이징(Brazing)에 적합하도록 설계하는 것이다. 브레이징의 가장 중요한 요소가 모세관현상(Capillary Action)인데 이 모세관현상을 가장 효율적으로 이용하기 위해 접합면을 설계한다.The mother plate preparation step (S10) is to design the mother plate to be suitable for brazing. The most important element of brazing is the capillary action. The joint surface is designed to use this capillary phenomenon most efficiently.
접합면 설계는 논슬립 재료를 모재판에 접합하는 형태, 접합간격 등을 설정하는 것이다. 접합간격을 설계할 때 이종금속의 경우 열팽창계수가 서로 다르기 때문에 브레이징 온도에서의 모재판 또는 논슬립 재료의 열팽창계수를 고려하여 접합간격을 설계한다.The design of the joint surface is to set the shape of joining the non-slip material to the mother board, the joint spacing, and so on. When designing the joint spacing, the joint spacing is designed considering the thermal expansion coefficient of the mother board or non-slip material at the brazing temperature, since the thermal expansion coefficients are different for different metals.
접합면 설계는 레이저를 이용할 수 있다. The joint design can use a laser.
모재판은 스테인리스강, 철, 동, 황동, 합금강 중 선택된 1종의 재질로 된다. 설명의 편의를 위해 본 실시예에서 모재판은 SUS304를 사용하는 것을 일 예로 한다. The mother board is made of one material selected from stainless steel, iron, copper, brass and alloy steel. For the convenience of explanation, it is assumed that SUS304 is used as the mother board in this embodiment.
SUS304는 18Cr-8Ni의 화학조성을 가지며 가공성이 우수하여 소비자가 요구하는 디자인으로 제조하기 용이하고, 글이나 칼라를 레이저로 마킹함으로써 제품 외관을 업그레이드시키기 용이하다. 또한, SUS304는 내식성, 내산화성이 우수하며 고온강도 및 저온강도가 높다. SUS304의 융점은 1400~1450℃이다.SUS304 has a chemical composition of 18Cr-8Ni and has excellent processability, so it is easy to manufacture with a design required by a consumer, and it is easy to upgrade the appearance of a product by marking a text or a letter with a laser. SUS304 is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance, and has high temperature strength and low temperature strength. The melting point of SUS304 is 1400 ~ 1450 ℃.
세척은 모재판을 청정하게 하기 위한 것이다. 모재판이 청정해야 모세관현상이 잘 일어난다. 만약, 오일, 그리스, 녹, 스케일, 페인트 잔류물, 물리적인 잔류물(먼지, 외부물질) 등이 모재판에 존재하면 모재판과 논슬립 재료의 접합이 원활하지 않다. Cleaning is to clean the mother board. The capillary phenomenon occurs well when the mother board is clean. If oil, grease, rust, scale, paint residues, physical residues (dust, foreign material), etc. are present in the mother board, bonding of mother board and non-slip material is not smooth.
따라서, 모재판과 논슬립 재료의 젖음성, 유동도, 확산 등을 방해하는 인자들을 모재판으로부터 제거해야 한다. 이러한 인자들이 모재판에 잔존하는 경우 논슬립 재료의 흐름을 방해하거나 기포를 형성하여 모재판과 논슬립 재료의 접합면의 접합강도를 저하시킨다.Therefore, the factors that impede the wettability, fluidity, and diffusion of the mother board and non-slip material should be removed from the mother board. When these factors remain on the mother board, the flow of the non-slip material is disturbed or the bubbles are formed to lower the bonding strength between the mother board and the non-slip material.
세척은 알칼리 세척법, 솔벤트 세척법(Solvent Degreasing), 클리너(Cleaner) 세척법, 산 세척법(Acid Pickling), 초음파 세척법, 고속 물 분사법 중 선택된 1종의 방법 또는 2종 이상의 방법을 혼용하여 이용할 수 있다. Washing may be carried out by a method selected from the group consisting of alkali washing, solvent washing, cleaner washing, acid pickling, ultrasonic washing and high-speed water spraying, or a combination of two or more methods .
기본적으로 금속 표면은 공기 중에서 산소와 결합하여 산화층을 형성하고 있으므로 스케일, 물리적 잔류물 등의 복잡한 불순물을 제거하기 위해서는 한가지 세척법을 사용하기보다 2종 이상의 세척 방법을 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다. Basically, since the metal surface is combined with oxygen in air to form an oxide layer, it is preferable to use two or more cleaning methods in combination to remove complicated impurities such as scales and physical residues, rather than using one cleaning method.
모재판의 표면 처리는 기계적인 연마 가공이 해당할 수 있다.The surface treatment of the mother board may be mechanical polishing.
논슬립 재료 준비공정(S20)은 모재판에 부착하여 논슬립 특성을 부여하기 위한 재료를 준비하는 것이다.The non-slip material preparation step S20 is to prepare a material for imparting non-slip characteristics by attaching to a mother board.
논슬립 재료는 텅스텐 분말에 은, 동, 아연, 카드뮴, 인, 니켈, 망간, 주석, 인듐, 금, 실리콘, 파라디윰, 리듐 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 분말과, 용제가 혼합된 것이다.The non-slip material is a mixture of tungsten powder with one or more metal powders selected from silver, copper, zinc, cadmium, phosphorus, nickel, manganese, tin, indium, gold, silicon, paradigm and lithium and a solvent.
텅스텐(W)은 경도가 높고 초경 미립자가 강력한 논슬립 기능을 지속적으로 유지시켜 반영구적으로 사용할 수 있도록 한다.Tungsten (W) has a high hardness and tungsten microparticles keep a strong non-slip function and can be used semi-permanently.
은(Ag)은 은 자체로는 강하지 않으나 다른 원소와 결합하면 강한 강도를 가진다. 또한, 은 합금은 용융할 때 강한 침투력을 가지기 때문에 강한 접합면을 얻을 수 있다. 따라서 은은 브레이징시 용융점을 낮추고, 젖음성, 가공성 등을 좋에 할 수 있다. Silver (Ag) is not as strong as silver itself, but has strong strength when combined with other elements. Further, since the silver alloy has a strong penetrating power when melting, a strong bonding surface can be obtained. Therefore, silver can lower the melting point during brazing and improve the wettability and workability.
동(Cu)은 연성, 열전도성, 도전성, 내부식성, 강한 침투력 등 많은 장점을 가지고 있으면서도 은에 비해 상대적으로 저렴하여 은의 대체품으로 사용가능하다. Copper (Cu) has many advantages such as ductility, thermal conductivity, conductivity, corrosion resistance, strong penetration power, but it is relatively cheap compared to silver and can be used as a substitute for silver.
또한, 동은 은과 달리 철, 니켈, 많은 난용성 합금과 화합 가능하다. 또한 동과 은을 28:27의 중량비율로 화합하면 780℃의 공정합금을 형성하며 동이나 은보다 강한 성질을 갖고 연성을 가지며 좋은 침투력을 가진다. Also, unlike silver, copper is compatible with iron, nickel, and many hardly soluble alloys. Also, when copper and silver are combined in a weight ratio of 28:27, they form a 780 ° C. process alloy and have stronger properties than copper or silver and have ductility and good penetration.
아연(Zn)은 낮은 용융점으로 인해 브레이징시 유용한 금속이며 젖음성을 향상시키고 저가인 장점이 있다. 그러나 아연은 그 함량이 과도하면 취약해지고 낮은 기화점을 지고 있어 아연이 함유된 금속을 장시간 가열하거나 높은 온도에서 가열시 파괴된다.Zinc (Zn) is a useful metal in brazing due to its low melting point, and it has the advantage of improving wettability and low cost. However, zinc is excessively fragile and has a low vaporization point, so that the zinc-containing metal is destroyed when it is heated for a long time or heated at a high temperature.
카드뮴(Cd)은 아연과 마찬가지로 낮은 융점과 좋은 젖음성을 가진다. 또한 카드뮴은 아연보다 더 좋은 내부식성을 가지며 낮은 온도에서 은합금의 유동도를 향상시킨다. 그러나 카드뮴은 취약성과 낮은 기화점을 가지며 아연에 비해 고가이고 산화물은 독성을 가진다. 따라서 카드뮴을 포함하는 논슬립 재료를 브레이징하는 경우 통풍시설을 잘해야 한다. Cadmium (Cd), like zinc, has a low melting point and good wettability. Cadmium also has better corrosion resistance than zinc and improves the flow of silver alloy at low temperatures. However, cadmium has vulnerability and low vaporization point, it is higher than zinc, and oxides are toxic. Therefore, when brazing non-slip materials containing cadmium, ventilation should be good.
인(P)은 대단히 활성이 강한 물질이며 동과 화합물을 이루는 이유는 크게 두 가지가 있다. 하나는 액상선을 현저히 떨어뜨리고 다른 하나는 높은 화학적 활동 때문이다. 인은 산소를 잡아먹는 산화제 역할을 하는데, 인이 용융할 때 용융표면에 넓고 얇은 강한 막을 통해 확인할 수 있다. 92.8중량%Cu/7.2중량%P의 합금은 강한 인장강도를 가지나 연성이 저하되고 이를 보완하기 위해 은을 첨가하여 강성 및 취성을 보강할 수 있다. Phosphorus (P) is a highly active substance, and there are two main reasons for its formation. One markedly drops the liquid line and the other is due to high chemical activity. Phosphorus acts as an oxidizing agent that consumes oxygen, which can be identified by a strong, thin, thin film on the melting surface when phosphorus is melted. An alloy of 92.8 wt% Cu / 7.2 wt% P has a high tensile strength, but the ductility is deteriorated and silver can be added to reinforce the rigidity and brittleness.
니켈(Ni)은 은합금에 강성과 인성을 부여한다. 또한 카바이드와 같이 녹기 힘든 곳에 젖음성을 향상시켜주는 역할을 하고 내부식성을 향상시킨다. 니켈을 함유한 합금은 스테인리스의 브레이징시 브레이징 계면에 부식을 억제한다. 그러나 니켈은 고온의 융점(1453℃)을 가지고 있으며 브레이징을 위한 합금의 흐름성을 활발하지 못하게 하는 경향이 있다. 이는 오히려 브레이징 간격이 큰 곳에 효과적으로 사용될 수 있다. Nickel (Ni) imparts rigidity and toughness to the silver alloy. It also improves wettability and improves corrosion resistance in areas where it is difficult to melt, such as carbide. Nickel-containing alloys inhibit corrosion at the brazing interface during the brazing of stainless steel. Nickel, however, has a high melting point (1453 ° C) and tends to make the alloy flow for brazing less active. This can be effectively used where the brazing interval is large.
망간(Mn)은 고융점 금속이나 85중량%Ag/15중량%Mn의 비율로 합금되었을 때 융점이 959℃ 정도로 낮아진다. 망간은 강하고 연성을 가진 접합면을 만드는데 기여하며 스테인리스나 다른 니켈, 크롬 합금의 접합시 젖음성을 향상시킨다. 망간을 함유한 합금은 높은 온도에서도 그대로 강도를 유지한다. When manganese (Mn) is alloyed with a high melting point metal or a ratio of 85 wt% Ag / 15 wt% Mn, the melting point is lowered to about 959 캜. Manganese contributes to the formation of strong and ductile joints and improves the wettability of stainless steel, other nickel and chromium alloys. Alloys containing manganese remain intact even at high temperatures.
주석(Sn)은 매우 낮은 융점을 가지므로 합금의 융점을 낮추기 위해 함유된다. 또한, 주석은 유동도, 젖음성, 침투력 등을 향상시킨다. Tin (Sn) has a very low melting point and is therefore contained to lower the melting point of the alloy. Tin also improves flowability, wettability, penetration, and the like.
인듐(In)은 브레이징시 합금의 융점을 낮추고 흐름성을 좋게 한다. Indium (In) lowers the melting point of the alloy and improves flowability during brazing.
금(Au)은 브레이징 후 색상을 미려하게 하며 내식성을 높이는 역할을 한다.Gold (Au) enhances the color after brazing and improves the corrosion resistance.
실리콘(Si)은 융점을 낮추고 아연의 증기화 현상을 막는다.Silicon (Si) lowers the melting point and prevents the vaporization of zinc.
파라디윰(Pd)은 니켈 합금에 대한 젖음성이 우수하며 모재판의 입계 침식을 최소화한다.Pd (Pd) has excellent wettability to nickel alloy and minimizes intergranular erosion of the mother board.
리듐(Li)은 탈산작용에 의해 스테인리스 금속 등에 접합성이 좋다. Lithium (Li) has good bonding property to stainless steel and the like by deoxidizing action.
이 중, 논슬립 재료는 텅스텐 분말 95~97 중량%와 니켈 분말 3~5 중량%를 혼합하고 용제로 물에 희석하여 준비하는 것을 예로 들어 설명한다. Among them, the non-slip material is prepared by mixing 95 to 97% by weight of tungsten powder and 3 to 5% by weight of nickel powder and diluting it with water as a solvent.
텅스텐 분말은 논슬립 재료의 주성분이며, 니켈 분말은 텅스텐 분말과 모재판과의 접착 친화력을 높이기 위해 포함되는 성분이다. 니켈 분말 외에서 위에서 설명한 은, 동, 아연, 카드뮴, 인, 망간, 주석, 인듐, 금, 실리콘, 파라디윰, 리듐 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 분말이 포함될 수 있다.The tungsten powder is the main component of the non-slip material, and the nickel powder is included to enhance the adhesion affinity between the tungsten powder and the base plate. Nickel powder and one or more metal powders selected from silver, copper, zinc, cadmium, phosphorus, manganese, tin, indium, gold, silicon, paradigm and lithium described above.
텅스텐 분말과 니켈 분말의 합금은 경도가 높고 모재판(SUS304)과 젖음성이 좋다. 텅스텐 분말의 융점은 3422℃이고 니켈의 융점은 1453℃로 브레이징시 분해되지 않고 안정적이다. 텅스텐 분말은 니켈 분말과 합금시 모재판과 친화력을 갖는다. The alloy of tungsten powder and nickel powder has high hardness and good wettability with the mother board (SUS304). The melting point of tungsten powder is 3422 캜 and the melting point of nickel is 1453 캜, which is stable without decomposition upon brazing. Tungsten powder has affinity with nickel powder and alloys.
텅스텐 분말은 95 중량% 미만으로 포함되면 상대적인 니켈 분말의 함량이 증가하여 브레이징을 위한 합금의 흐름성이 활발하지 못하고, 97중량%를 초과하면 상대적인 니켈 분말의 함량이 감소하여 논슬립 재료와 모재판과의 접착이 용이하지 않다. If the amount of the tungsten powder is less than 95 wt%, the relative nickel content increases and the flowability of the alloy for brazing becomes insufficient. When the tungsten powder exceeds 97 wt%, the relative nickel powder content decreases, Is not easily adhered.
니켈 분말은 3 중량% 이상 포함되어야 브레이징시 논슬립 재료와 모재판과의 접착력을 향상시키고 브레이징시 브레이징 계면에 부식을 억제하는 효과가 있다. 반면 니켈 분말은 5중량%를 초과하여 포함되면 논슬립 재료의 흐름성이 활발하지 못하다.The nickel powder should be contained in an amount of 3 wt% or more to improve the adhesion between the non-slip material and the mother board during brazing, and to suppress corrosion on the brazing interface at the time of brazing. On the other hand, when the nickel powder is contained in an amount exceeding 5 wt%, the flowability of the non-slip material is not active.
스텝 팬의 외관 향상을 위해 텅스텐 분말 및 니켈 분말의 입도는 10㎛이하인 것이 바람직하다. In order to improve the appearance of the step fan, the particle size of the tungsten powder and the nickel powder is preferably 10 탆 or less.
논슬립 재료는 용제로 물을 사용하여 희석하며 그 양에 대해서는 특별히 규정하지 않는다. Non-slip material is diluted with water as a solvent, and the amount is not specified.
접착공정(S30)은 모재판에 논슬립 재료를 접착하는 공정이다. The bonding step (S30) is a step of bonding the non-slip material to the mother board.
논슬립 재료는 모재판의 접합면에 붓이나 솔을 사용한 도포 또는 침지, 자동 도포방법으로 접착하여 모재판에 돌출모양을 형성한다. 붓이나 솔을 사용한 도포 또는 침지, 자동도포방법에 따라 논슬립 재료의 희석비율이 달라지므로 희석을 위한 용제 즉, 물의 양에 대해서는 특별히 규정하지 않는다. The non-slip material is adhered to the joint surface of the mother board by applying or immersing with a brush or a brush, or by an automatic application method to form a protruding shape on the mother board. Since the dilution ratio of the non-slip material varies depending on the application or immersion using a brush or brush, and the automatic application method, the amount of the solvent for dilution, that is, the amount of water, is not specifically defined.
용제는 물 외에도 바인더, 플럭스 등 다른 성분이 사용될 수 있다.In addition to water, other components such as binders and fluxes may be used as the solvent.
브레이징시 모재판에 따라 형성되는 산화물의 형태와 특징이 크게 다르나, 논슬립 재료로 금속산화물을 다루는 것이 가능하다. It is possible to treat the metal oxide with the non-slip material although the shape and characteristics of the oxide formed by the brazing at the time of brazing differ greatly.
예를 들어, 동, 황동, 은은 비교적 쉽게 제거되는 산화물을 형성하며 고열전도성 때문에 국부적인 과열 위험성이 없는 소재이다. 또한, 동, 황동, 은은 비교적 저온합금 논슬립 재료를 사용하여 산화물 형성을 최소화할 수 있다. 이 경우 용제에 의해 희석되는 논슬립 재료의 농도는 비교적 묽게 사용하는 것이 가능하다. Copper, brass, and silver, for example, are relatively easily removed oxides and are highly resistant to local overheating due to high thermal conductivity. In addition, copper, brass, and silver can minimize oxide formation using relatively low temperature alloy non-slip materials. In this case, the concentration of the non-slip material to be diluted by the solvent can be used relatively low.
알루미늄, 베릴륨, 실리콘, 타이타늄을 소량 함유한 청동은 강하고 안정한 산화물을 함유하고 있기 때문에 강한 용제가 요구된다. 크롬, 바나듐, 망간을 함유함 합금강은 급작스럽게 산화가 된다. 따라서, 보다 안전한 고크롬을 함유한 스테인리스강의 경우 강한 용제가 요구된다. Bronze containing a small amount of aluminum, beryllium, silicon, and titanium contains strong and stable oxides, so strong solvents are required. Alloy steels containing chromium, vanadium and manganese are rapidly oxidized. Therefore, stronger solvents are required for safer stainless steels containing high chromium.
모재판에 논슬립 재료를 접착 후에는 자연건조한다. After bonding non-slip material to the mother board, dry it naturally.
상온에서 약 537 ℃까지는 대부분의 산화물이 서서히 형성되므로 가열시간이 산화물 형성에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서 상기 온도구간에서 서서히 가열하여 건조할 수도 있다. Since most of the oxides are formed slowly from room temperature to about 537 ° C, the heating time does not greatly affect oxide formation. Therefore, it is also possible to dry by heating gradually in the above temperature range.
이때, 논슬립 재료 내의 수분이 빠져나가며 논슬립 재료가 부풀어 오름으로써 브레이징하고자 하는 면에 산화물이 급속히 증가하므로 서서히 가열하거나 간접 가열하는 것이 좋다. 간접 가열은 논슬립 재료가 접착되어 있는 면을 피하면서 가열하는 것이다. At this time, the moisture in the non-slip material escapes and the non-slip material swells up, so that the oxide rapidly increases on the surface to be brazed, so it is preferable to heat slowly or indirectly. Indirect heating is heating while avoiding the side to which the non-slip material is bonded.
유도 가열시 논슬립 재료와 모재판은 금속이므로 가열이 빠르나 용제의 경우 논슬립 재료와 모재판에 비해 수백도 낮은 온도를 유지한다. 따라서 용제가 끓어서 논슬립 재료 내에 기공을 유발할 수 있다. 이런 문제가 발생할 경우 전력을 낮추고 가열시간을 늘려주거나 최소 필요량의 용제를 사용하는 것이 중요하다. During induction heating, non-slip material and base plate are metal, so they are fast to heat. However, in case of solvent, it maintains several hundreds lower temperature than non-slip material and base plate. Thus, the solvent may boil and cause pores in the non-slip material. If this happens, it is important to lower the power, increase the heating time, or use the minimum amount of solvent.
브레이징 공정(S40)은 논슬립 재료가 접착된 모재판을 브레이징로(Furnace Brazing Process)에 투입하여 모재판에 논슬립 재료를 견고하게 부착시키기 위한 것이다. The brazing step (S40) is for firmly attaching the non-slip material to the mother board by putting the mother board to which the non-slip material is adhered into the furnace brazing process.
스테인리스와 텅스텐 분말은 고온용 합금이므로 서로 잘 부착되지 않는다. Stainless steel and tungsten powder are high temperature alloys and do not adhere well to each other.
스테인리스와 텅스텐 분말의 부착력을 높이기 위해 논슬립 재료에 니켈을 포함하고, 브레이징 공정시 환원가스로 수소가스를 사용하며, 브레이징로의 노점을 -55℃ 이상으로 관리한다. Nickel is included in the non-slip material to increase the adhesion of stainless steel and tungsten powder. Hydrogen gas is used as a reducing gas in the brazing process, and the dew point in brazing is controlled at -55 ° C or higher.
구체적으로, 브레이징 공정은 환원가스 분위기의 브레이징로에서 500~700℃의 온도로 1차 소성하는 제1단계와, 브레이징로의 온도를 900~1350℃로 상승시켜 2차 소성하는 제2단계를 포함한다. Specifically, the brazing step includes a first step of firstly firing at a temperature of 500 to 700 ° C in a brazing furnace in a reducing gas atmosphere, and a second step of raising the temperature of the brazing to 900 to 1350 ° C to carry out second firing do.
논슬립 재료가 접착된 모재판을 브레이징로에 투입하고 환원가스 분위기에서 500~700℃의 온도로 1차 소성하면 용제를 분해 연소시켜 제거하게 되고 모재판의 입계 부식이 방지되며, 계속 승온하여 900~1350℃의 온도로 2차 소성하면 모재판과 논슬립 재료가 견고하게 부착된다. When the mother board to which the non-slip material is adhered is put into the brazing furnace and the first sintering is performed at a temperature of 500 to 700 ° C in a reducing gas atmosphere, the solvent is decomposed and burned to be removed, the grain boundary corrosion of the mother board is prevented, Secondary firing at a temperature of 1350 ° C results in firm adhesion of the mother board and non-slip material.
크롬, 텅스텐 등은 산화되기 쉬운 원소이므로 산화막이나 제조과정 중 생긴 윤활제의 잔재 등 표면 오염물질이 1차 소성시 열분해나 환원반응을 통해 제거한다.Chromium, and tungsten are easily oxidized elements, so surface contaminants such as oxide films and remnants of lubricants formed during the manufacturing process are removed by pyrolysis or reduction reaction during the first firing.
1차 소성온도는 500℃ 미만이면 용제 및 산화막 등이 제거되지 않고 700℃를 초과하면 잔류한 용제로 인한 부풀음 등의 결함이 발생할 수 있다. 1차 소성과정을 생략하고 2차 소성만 수행하면 모재판과 논슬립 재료 사이의 부풀음 등으로 인해 모재판과 논슬립 재료의 부착강도가 약해질 수 있다.If the primary firing temperature is less than 500 ° C, the solvent and the oxide film are not removed. If the primary firing temperature exceeds 700 ° C, defects such as blistering due to residual solvent may occur. If the first sintering process is omitted and only secondary sintering is performed, the adhesion strength between the mother board and the non-slip material may be weakened due to swelling between the mother board and the non-slip material.
2차 소성온도는 900℃ 미만이면 고융점을 갖는 논슬립 재료가 용융되지 않는 상태로 남아 모재판과 논슬립 재료의 견고한 부착이 어렵고, 1350℃를 초과하면 그 효과가 포화된다. If the secondary sintering temperature is less than 900 ° C, the non-slip material having a high melting point remains in a state in which the non-slip material is not melted and it is difficult to firmly adhere the mother board and the non-slip material.
1차 소성시간은 5~10분 정도이고, 2차 소성시간은 5~20분 정도인 것이 바람직하다. 1차 소성시간은 5분 미만이면 목적한 효과를 확보하기 어렵고, 10분을 초과하면 그 효과가 포화된다. 2차 소성시간은 5분 미만이면 목적한 효과를 확보하기 어렵고 20분을 초과하면 그 효과가 포화되고 모재판에 균열 등이 발생할 수 있다.The first firing time is about 5 to 10 minutes, and the second firing time is about 5 to 20 minutes. If the primary firing time is less than 5 minutes, it is difficult to secure the desired effect, and if it exceeds 10 minutes, the effect is saturated. If the secondary baking time is less than 5 minutes, it is difficult to secure the desired effect. If the baking time exceeds 20 minutes, the effect is saturated and cracks may occur in the mother board.
환원가스는 수소가스이고, 수소가스는 76% 이상이다. The reducing gas is hydrogen gas, and the hydrogen gas is 76% or more.
수소가스는 76% 미만이면 환원의 주매체인 수소의 부족으로 환원반응이 원활하지 않다. If the hydrogen gas is less than 76%, the reduction reaction is not smooth due to the lack of hydrogen which is the main medium of reduction.
텅스텐 분말은 수소가스 분위기에서 환원 가능하며 소결된다. 환원가스로 암모니아가스를 사용할 수도 있으나, 암모니아 가스 자체로는 환원이 어렵고 암모니아가스를 사용할 경우 암모니아 가스를 수소가스로 전환하기 어려울 뿐 아니라 암모니아 가스를 수소가스로 전환하기 위한 별도의 공정이 추가되어야 하므로 브레이징 공정이 복잡해진다. The tungsten powder can be reduced and sintered in a hydrogen gas atmosphere. Ammonia gas may be used as a reducing gas, but it is difficult to reduce ammonia gas itself, and when ammonia gas is used, it is difficult to convert ammonia gas into hydrogen gas, and a separate process for converting ammonia gas into hydrogen gas must be added The brazing process becomes complicated.
수소는 모재판과 논슬립 재료의 접합면에 침입하여 용제를 연소하면서 CO2와 H20로 되고, 용제 중의 -OH 또는 결정수를 포함한 광물, 고착제가 포함된 수분, 용제에 흡착된 수분, 접합면에 부착한 수분 및 유지류 등을 연소하면서 논슬립 재료만 용융시킨다. Hydrogen penetrates into the joint surface between the mother board and the non-slip material and burns the solvent, resulting in CO 2 and H 2 O. The hydrogen contained in the solvent contains minerals including -OH or crystal water, water containing the fixing agent, moisture adsorbed on the solvent, Only the non-slip material is melted while burning moisture and oils adhering to the surface.
그 과정에서 모재판과 논슬립 재료 사이에 젖음현상과 모세관 현상으로 인해 침투, 확산이 일어나고 모재판과 논슬립 재료의 부착이 견고하게 이루어진다.In the process, wetting phenomenon and capillary phenomenon occur between the mother board and the non-slip material, penetration and spreading occur, and adhesion of the mother board and non-slip material is firmly established.
브레이징 공정은 모재판을 용융시키지 않지만 미시적으로 모재판과 용융 논슬립 재료와의 반응에 의해 접합부 계면에 금속간화합물을 생성하거나 모재판의 용해현상과 유사한 복잡한 반응을 일으켜 모재판과 논슬립 재료가 견고하게 부착되도록 한다.The brazing process does not melt the mother board but microscopically generates intermetallic compounds at the interface of the joint by the reaction between the mother board and the molten non-slip material, or causes a complicated reaction similar to the dissolution phenomenon of the mother board to harden the mother board and non- .
금속간화합물은 금속과 금속 사이의 친화력이 클 때, 2종 이상의 금속원소가 간단한 원자비로 결합되어 성분금속과는 다른 성질을 가지는 독립된 화합물을 만드는 것이며, 일반적으로 AmBn의 화학식으로 표시된다.When an affinity between a metal and a metal is large, an intermetallic compound is formed by combining two or more kinds of metal elements with a simple atomic ratio to form an independent compound having properties different from those of the constituent metals, and generally expressed by the formula of AmBn.
예를 들어, 스테인리스 중의 Cr과 논슬립 재료 중의 Ni가 반응하여 Cr-Ni계 금속간화합물을 형성하거나, 스테인리스 중의 Cr과 논슬립 재료 중의 W가 반응하여 Cr-W계 금속간화합물을 형성하게 된다. For example, Cr in stainless steel reacts with Ni in non-slip material to form Cr-Ni intermetallic compound, or Cr in stainless steel reacts with W in non-slip material to form Cr-W intermetallic compound.
노점(dew point)이 -55℃ 이상이다. 즉, 노점이 -55℃ 이상인 수소가스 분위기에서 소성을 수행하면 모재판과 논슬립 재료 상호의 부착 강도가 향상된다. The dew point is at least -55 ° C. That is, if firing is carried out in a hydrogen gas atmosphere having a dew point of -55 ° C or higher, adhesion strength between the mother board and the non-slip material is improved.
바람직하게는, 브레이징로의 노점을 -55℃ 이상 20℃ 이하로 관리한다. 노점 20℃는 실현이 어려우므로 노점 관리할 수 있는 상한 범위로 설정한다. Preferably, the dew point to the brazing is maintained at -55 占 폚 to 20 占 폚. Since the
수소가스 분위기에서 노점 -55℃ 이상을 유지하면 텅스텐의 용융점을 낮추고 스테인리스와 친화력이 높은 니켈이 촉매로 작용하여 크롬과 텅스텐이 반응하게 해 Cr-W계 금속간화합물 또는 Cr-Ni계 금속간화합물을 형성하게 된다. When the dew point is kept above -55 ° C in a hydrogen gas atmosphere, the melting point of tungsten is lowered, and nickel having a high affinity with stainless steel acts as a catalyst, so that chromium reacts with tungsten to form a Cr-W intermetallic compound or a Cr- .
노점은 그 온도에서 대기가 포화평형이 일어날 수 있는 상태를 의미하는 것으로 온도 값으로 주어지지만 실질적으로 습도의 측정이다.
A dew point is a measure of humidity, although at that temperature it is given as a temperature value, which means that the atmosphere is capable of saturation equilibrium.
도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 방법에 의해 제조된 스탭 팬(1)은 스테인리스(예: SUS304) 재질의 모재판(10)과 모재판(10)의 표면에 부착되어 논슬립 기능을 제공하는 텅스텐-니켈 합금으로 된 논슬립부(20)를 포함한다. 2, the
모재판의 두께는 1~10mm 범위이고, 논슬립부의 두께는 1~5mm 범위인 것이 바람직하다.The thickness of the mother board is preferably in the range of 1 to 10 mm, and the thickness of the non-slip part is preferably in the range of 1 to 5 mm.
모재판(10)과 논슬립부(20)의 접합면(25)은 브레이징 공정시 논슬립 재료가 용융 소결되어 모재판(10)과 부착됨으로써 부착강도가 우수하다.The
또한, 모재판(10)에 부착된 텅스텐은 초경질 분말로 내마모성이 우수하고 미끄럼 방지 기능이 우수하다.
Further, tungsten attached to the
이하에서는 본 발명의 발명예를 비교예와 대비하여 설명한다. 그러나, 발명예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기의 발명예에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다. Hereinafter, the present invention will be described in comparison with a comparative example. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the embodiments described below.
브레이징 공정은 환원가스 분위기의 브레이징로에서 600℃의 온도로 10분 동안 1차 소성하고, 브레이징로의 온도를 1300℃로 상승시켜 20분간 2차 소성하였다.The brazing process was firstly baked in a brazing furnace in a reducing gas atmosphere at a temperature of 600 DEG C for 10 minutes, and the temperature of the brazing furnace was increased to 1300 DEG C for secondary baking for 20 minutes.
논슬립 재료는 모재판에 자동 도포 후 상온에서 건조시켰으며, 용제는 물을 사용하였다. The non - slip material was automatically applied to the base plate, dried at room temperature, and water was used as the solvent.
텅스텐 분말과 니켈 분말은 입도가 10㎛ 미만인 것을 사용하였다. Tungsten powder and nickel powder having particle sizes of less than 10 mu m were used.
Remarks
Mother trial
(℃)
dew point
(° C)
(wt%)Tungsten powder
(wt%)
(wt%)Nickel powder
(wt%)
(%)Hydrogen gas
(%)
가스
(%)ammonia
gas
(%)
표 1에 의하면, 텅스텐 분말 95~97 중량%에 니켈 분말 3~5 중량%를 혼합한 논슬립 재료를 모재판에 부착하고 노점 -55℃ 이상, 수소가스 76% 이상 조건에서 브레이징 공정한 발명예1 및 발명예2에서 부착력이 우수하였다. According to Table 1, a non-slip material comprising a mixture of 95 to 97 wt% of tungsten powder and 3 to 5 wt% of nickel powder was attached to a base plate and brazing was performed at a dew point of -55 캜 or more and hydrogen gas of 76% In the case of Inventive Example 2, adhesion was excellent.
반면, 니켈 분말 함량이 3 중량% 미만인 비교예1과 니켈 분말 함량이 5 중량% 초과인 비교예2의 경우 부착성이 좋지 않았다. On the other hand, in Comparative Example 1 where the nickel powder content was less than 3 wt% and Comparative Example 2 where the nickel powder content was more than 5 wt%, the adhesion was poor.
비교예3의 경우 환원가스로 암모니아가스를 이용하여 모재판에 논슬립 재료가 부착되지 않았다. 암모니아가스 분위기에서는 환원반응이 일어나지 않아 텅스텐 분말이 소결되지 않은 것으로 확인되었다. In Comparative Example 3, the non-slip material was not adhered to the substrate using ammonia gas as the reducing gas. In the ammonia gas atmosphere, the reduction reaction did not occur and the tungsten powder was not sintered.
비교예4의 경우 수소가스가 76% 미만으로 환원반응이 충분하지 않아 일부분에서 소결이 원활하지 않았고 부분 분리가 발생한 것으로 확인되었다. In the case of Comparative Example 4, it was confirmed that the reduction reaction was insufficient because the hydrogen gas was less than 76%, so that the sintering was not smooth and the partial separation occurred in a part.
비교예5의 경우 노점이 -55℃ 미만으로 2차 소성온도에서 텅스텐 및 니켈 분말 중 일부가 용융되지 않은 상태로 존재하여 모재판에 대한 논슬립 재료의 용융 부착이 미비하였다. 이는 노점이 -55℃ 미만에서 텅스텐 분말의 용융점을 낮추는 효과가 낮음으로 확인되었다. In the case of Comparative Example 5, the dew point was less than -55 占 폚, and some of the tungsten and nickel powders were not melted at the second firing temperature, so that the melt adhesion of the non-slip material to the base plate was insufficient. It was confirmed that the effect of lowering the melting point of the tungsten powder at the dew point below -55 캜 was low.
도 3 및 도 4는 본 발명의 모재판과 논슬립 재료의 접합면 사진(발명예1)이 도시되어 있다. Fig. 3 and Fig. 4 are photographs of a joint surface (inventive example 1) of the mother board and the non-slip material of the present invention.
도 3에 도시된 바에 의하면, 모재판과 논슬립 재료가 한 몸체로 견고하게 부착되어 있음을 확인할 수 있고, 더 확대하여 보인 도 4에서는 모재판은 용융되지 않고 논슬립 재료가 용융되고 소결되어 논슬립 재료를 모재판에 견고하게 부착하고 있음을 확인할 수 있다. 3, it can be seen that the base plate and the non-slip material are firmly attached to one body. In FIG. 4, which is further enlarged, the base plate is not melted and the non-slip material is melted and sintered, It can be confirmed that it is firmly attached to the mother board.
비교예와 발명예들을 통해 스테인리스 모재판에 초경질 금속인 텅스텐 분말을 부착시킬 때 텅스텐 분말에 니켈 분말 3~5 중량%를 혼합하여 스테인리스와의 부착 친화력을 향상시키고, 브레이징 공정시 노점 -55℃ 이상, 수소가스 76% 이상 조건을 만족하여 텅스텐의 용융점을 낮추고 환원조건을 충분히 제공함으로써 스테인리스와 텅스텐 분말의 부착력을 높일 수 있음을 알 수 있다. When the tungsten powder, which is a super hard metal, is attached to the stainless steel base plate through the comparative example and the examples, 3 to 5 wt% of nickel powder is mixed with the tungsten powder to improve the adhesion affinity with stainless steel. Or more and hydrogen gas of 76% or more are satisfied, the adhesion of stainless steel and tungsten powder can be increased by lowering the melting point of tungsten and sufficiently providing a reducing condition.
상술한 방법에 의해 제조된 스텝 팬(1)은 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 도어 하부에 설치되어 탑승자가 차량에 안전하게 탑승할 수 있도록 돕는 역할을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 5, the
또한, 상술한 스텝 팬은 계단턱, 엘리베이터 문턱 등에 부착되어 비가 오거나 눈이 오는 경우 미끄럼 방지 기능을 수행할 수도 있다. Further, the step fan described above may be attached to a step jaw, an elevator threshold, or the like to perform a slip prevention function when it comes to rain or snow.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be.
1: 스텝 팬 10: 모재판
20: 논슬립부 25: 접합면1: Step fan 10: Mo trial
20: non-slip portion 25:
Claims (8)
논슬립 재료를 준비하는 논슬립 재료 준비공정과,
상기 모재판의 접합면에 상기 논슬립 재료를 접착하여 돌출모양을 형성하는 접착공정과,
상기 접착공정 후, 상기 논슬립 재료가 접착된 모재판을 브레이징로에 투입하여 브레이징하는 브레이징 공정을 포함하고,
상기 모재판은 SUS304이고,
상기 논슬립 재료는 텅스텐 분말 95~97 중량%와
니켈 분말 3~5 중량%를 혼합하여 용제에 희석한 것이며,
상기 브레이징 공정은
환원가스 분위기의 브레이징로에서 500~700℃의 온도로 1차 소성하는 제1단계와,
상기 브레이징로의 온도를 900~1350℃로 상승시켜 2차 소성하는 제2단계를 포함하며,
상기 환원가스는 수소가스이고, 상기 수소가스는 76% 이상이며,
노점(dew point)이 -55℃ 이상인 것을 특징으로 하는 차량용 스텝 팬 제조방법. A mother plate preparation process for preparing a mother plate, designing a bonding surface, cleaning and surface treatment,
A non-slip material preparation step of preparing a non-slip material,
An adhering step of adhering the non-slip material to the joint surface of the mother board to form a projecting shape;
And a brazing step of brazing the brazing material to which the non-slip material is adhered, after the bonding step, into a brazing furnace,
The mother board is SUS304,
The non-slip material comprises 95 to 97 wt% tungsten powder and
3 to 5% by weight of nickel powder are mixed and diluted with a solvent,
The brazing process
A first step of first firing at a temperature of 500 to 700 占 폚 in a brazing furnace in a reducing gas atmosphere,
And a second step of raising the temperature of the brazing furnace to 900 to 1350 캜 for second firing,
The reducing gas is hydrogen gas, the hydrogen gas is 76% or more,
And a dew point of at least -55 占 폚.
모재판과
상기 모재판의 표면에 부착되어 논슬립 기능을 제공하는 논슬립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스텝 팬.
A process for the preparation of a compound according to claim 1,
Mother trial
And a non-slip part attached to a surface of the mother board to provide a non-slip function.
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| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20190128 Year of fee payment: 4 |