KR101613304B1 - Method for Reforming Surface of Metal and Non Ferrous Metal Composite for Nitriding Preparing Thereby - Google Patents

Method for Reforming Surface of Metal and Non Ferrous Metal Composite for Nitriding Preparing Thereby Download PDF

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Abstract

금속 표면 개질 방법에 의하여 제조된 질화 처리된 비철 금속 복합체는 철 이외의 물질을 나타내는 모재와, 모재의 표면에 코팅된 질화 처리가 가능한 강재; 및 강재의 표면에 질화 처리하여 일정 두께로 형성된 질화층을 포함한다.
금속 표면 개질 방법은 철 이외의 물질을 나타내는 모재를 제공하는 단계; 모재의 표면에 질화 처리가 가능한 강재로 이루어진 코팅용 분말을 일정 속도로 분사하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 코팅층이 형성된 모재를 열처리하여 코팅층의 표면에 일정 두께로 질화층을 형성하는 단계를 포함한다.The nitrided non-ferrous metal composite produced by the metal surface modification method comprises a base material that shows a substance other than iron, a nitrification-treated steel material coated on the surface of the base material, And a nitrided layer formed to a predetermined thickness by nitriding the surface of the steel.
A method of modifying a metal surface comprises the steps of: providing a base material representing a material other than iron; Forming a coating layer on a surface of a base material by spraying a coating powder composed of a steel material capable of nitriding treatment at a constant speed; And heat treating the base material on which the coating layer is formed to form a nitrided layer having a predetermined thickness on the surface of the coating layer.

Description

금속 표면 개질 방법 및 이에 의하여 제조된 질화 처리된 비철 금속 복합체{Method for Reforming Surface of Metal and Non Ferrous Metal Composite for Nitriding Preparing Thereby}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for modifying a metal surface and a nitrided non-

본 발명은 금속 표면 개질 방법으로서, 특히 비철 금속을 질화 처리하여 내마모성, 강도, 내식성이 향상된 금속 표면 개질 방법 및 이에 의하여 제조된 질화 처리된 비철 금속 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a metal surface modification method, particularly to a metal surface modification method in which abrasion resistance, strength and corrosion resistance are improved by nitriding non-ferrous metals and a nitrided non-ferrous metal composite produced thereby.

철의 표면 경화법에는 철 표면에 열을 가하여 반응 가스 중에 필요한 성분을 확산 침투 시킴으로 철 표면의 화학 성분을 변화시키는 열화학적 표면 경화법과 철 표면의 화학 성분을 변화시키지 않으면서 담금질만으로 경화하는 물리적 표면 경화법이 있다.The surface hardening method of iron includes a thermochemical surface hardening method in which heat is applied to the iron surface to diffuse necessary components in the reaction gas to change the chemical composition of the iron surface and a physical surface hardened by quenching only without changing the chemical composition of the iron surface There is a hardening method.

열화학적 표면 경화법은 침탄, 질화, 침황, 침붕 등이 있고, 물리적 표면 경화법은 유도가열 담금질, 화염 담금질 등이 있다.The thermochemical surface hardening method includes carburizing, nitriding, boiling, and rolling. Physical surface hardening methods include induction heating quenching and flame quenching.

철의 표면 경화는 내마모성, 피로강도, 내식성, 내소착성 등의 향상에 목적이 있으며, 기계 부품, 금형, 공구 등의 내구성, 고성능화, 고경량화가 요구되는 분야에서 널리 활용되고 있다.The surface hardening of iron is aimed at improvement of abrasion resistance, fatigue strength, corrosion resistance, resistance to seizure, etc., and is widely used in fields requiring durability, high performance, and high weight of machine parts, tools and tools.

열화학적 표면 경화법의 일종인 질화법은 질소 원자를 철의 표면에 침투, 확산시키는 방식으로 침탄과 같은 타 표면 처리법에 비해 치수나 모양의 변형이 거의 없고 정밀하게 생산할 수 있다는 장점이 있다.The nitriding method, which is a kind of thermochemical surface hardening method, has a merit in that nitrogen atoms penetrate and diffuse on the surface of iron and can be produced precisely without any deformation or shape deformation compared with other surface treatment methods such as carburizing.

즉, 500℃ 이상으로 가열된 철 표면은 촉매 작용을 하면서 암모니아(NH3) 가스를 열분해하는데, 이 때 발생하는 질소 원자(N)가 철 표면에 흡착되어 그 내부로 확산되면서 철 표면에 질화층이 형성된다.That is, the iron surface heated to 500 ° C. or more catalyzes thermal decomposition of ammonia (NH 3) gas while the nitrogen atoms (N) generated at this time are adsorbed on the iron surface and diffused into the iron surface, .

이러한 이유로 자동차, 조선, 항공, 사무기기, 일반기계에 이르기까지 산업 전반에 널리 응용되는 기술이다. 특히, 질화 기술 중 대표적인 것이 가스 연질화이다. 주요 특징은 에너지 및 원자재 절감효과, 높은 생산성 및 제품 외관의 품질 향상, 그리고 금속재료 산업 전반에 널리 적용될 수 있는 다양성에 있다.For this reason, it is a widely applied technology in the whole industry ranging from automobile, shipbuilding, airline, office equipment, general machinery. In particular, gas softening is a typical nitriding technique. Key features are energy and raw material savings, high productivity and quality improvements in the appearance of the product, and the variety that can be widely applied throughout the metal materials industry.

가스 연질화 처리시 사용되는 반응 가스인 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 질소(N2)를 반응 챔버로 투입한 후, 550-650℃의 내부 온도를 유지하면서 일정 시간이 지속되면, 강관의 철 표면에 암모니아가 분해, 침투 확산되어 질화층을 형성한다.After introducing ammonia (NH 3 ), carbon dioxide (CO 2 ), and nitrogen (N 2 ), which are reaction gases used in the gas softening treatment, into the reaction chamber and continuing for a certain period of time while maintaining an internal temperature of 550-650 ° C. , Ammonia decomposes, permeates and diffuses on the iron surface of the steel pipe to form a nitrided layer.

질화법은 주로 철(강재, Steel)의 표면에 적용하며 Fe2-3N을 형성하기 때문에 철(Fe) 원소가 없는 비철 금속의 표면에서 질화 처리가 잘 이루어지지 않는다.The nitriding method is mainly applied to the surface of iron (steel, steel), and since it forms Fe2-3N, the nitriding treatment is not performed well on the surface of the nonferrous metal having no Fe (Fe) element.

최근에는 새로운 공업 발달에 의하여 일반 강(Steel)보다 비철 금속이 경량성에서 우수함으로 인해 실용 금속으로 합금의 재료나 다양한 공업적 특성으로 사용량이 크게 증가하고 중요성이 날로 커지고 있다.In recent years, due to the development of new industries, non-ferrous metals are superior in light weight than general steels. As a result, the amount of ferrous metals to be used is increased and their importance is increasing due to the use of alloying materials and various industrial characteristics.

그러나 비철 금속만으로는 산업 분야에서 사용되는 강도, 내식성, 내마모성이 철강 재료보다 부족하여 실제 산업 현장이나 제품에 적용하기 부족한 점이 있었다.However, the non-ferrous metals alone lacked the strength, corrosion resistance, and abrasion resistance used in industrial fields, which made it difficult to apply them to actual industrial sites or products.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비철 금속의 표면에 물리적 변형과 열화학적 변형을 가하여 경량성, 내마모성, 강도, 내식성이 향상된 금속 표면 개질 방법 및 이에 의하여 제조된 질화 처리된 비철 금속 복합체를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve such problems, the present invention provides a method for modifying a metal surface, which is improved in light weight, abrasion resistance, strength, and corrosion resistance by applying physical deformation and thermochemical deformation to the surface of the non-ferrous metal and a nitrided non- The purpose is to provide.

본 발명은 비철 금속을 질화 처리하기 위하여 비철 금속의 표면에 질화 가능한 강재를 구성하여 질화 처리된 비철 금속 복합체를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a non-ferrous metal composite which is nitrided by forming a nitridable steel on the surface of the non-ferrous metal for nitriding the non-ferrous metal.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 금속 표면 개질 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a metal surface modification method,

철 이외의 물질을 나타내는 모재를 제공하는 단계;Providing a base material representing a material other than iron;

모재의 표면에 질화 처리가 가능한 강재로 이루어진 코팅용 분말을 일정 속도로 분사하여 코팅층을 형성하는 단계; 및Forming a coating layer on a surface of a base material by spraying a coating powder composed of a steel material capable of nitriding treatment at a constant speed; And

코팅층이 형성된 모재를 열처리하여 코팅층의 표면에 일정 두께로 질화층을 형성하는 단계를 포함한다.And a step of heat-treating the base material on which the coating layer is formed to form a nitrided layer having a predetermined thickness on the surface of the coating layer.

본 발명의 특징에 따른 금속 표면 개질 방법에 의하여 제조된 질화 처리된 비철 금속 복합체는,The nitrided non-ferrous metal composite produced by the method for modifying the metal surface according to the feature of the present invention,

철 이외의 물질을 나타내는 모재;A base material representing a substance other than iron;

모재의 표면에 코팅된 질화 처리가 가능한 강재; 및A nitrification-treated steel material coated on the surface of the base material; And

강재의 표면에 질화 처리하여 일정 두께로 형성된 질화층을 포함한다.And a nitride layer formed on the surface of the steel by nitriding to have a predetermined thickness.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 비철 금속을 질화 처리하여 내마모성, 강도, 내식성이 향상된 비철 금속 복합체를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the above-mentioned constitution, the present invention has an effect of obtaining a non-ferrous metal composite improved in wear resistance, strength and corrosion resistance by nitriding non-ferrous metals.

본 발명은 비철 금속의 표면을 개질하여 열적 변형 또는 열적 충격을 최소화하고 피로균열 생성을 억제하는 효과가 있다.The present invention has the effect of modifying the surface of non-ferrous metal to minimize thermal deformation or thermal shock and to suppress fatigue crack formation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면 개질 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비철 금속을 코팅하기 위한 콜드 스프레이 장치의 개략도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화 처리한 비철 금속 복합체를 나타낸 도면이다.1 is a view illustrating a metal surface modification method according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a cold spray apparatus for coating a non-ferrous metal according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a nitrided nonferrous metal composite according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the whole, when an element is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면 개질 방법을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비철 금속을 코팅하기 위한 콜드 스프레이 장치의 개략도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화 처리한 비철 금속 복합체를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a schematic view of a cold spray apparatus for coating a non-ferrous metal according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- FIG. 3 is a view showing a nitrided non-ferrous metal composite according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 금속 표면 개질 방법은 단일 금속 및 합금 기지를 포함하는 모재(200)를 제공하는 단계(S100), 코팅용 분말을 콜드 스프레이 방법으로 모재(200)에 코팅하는 단계(S102), 코팅층(210)이 형성된 모재(200)를 열처리하여 금속간 화합물을 형성하는 단계(S104), 코팅층(210)이 형성된 모재(200)를 질화로의 반응 챔버에 넣어 열처리를 통해 코팅층(210)의 표면에 질화 처리를 수행하는 단계(S106)를 포함한다.The metal surface modification method according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a base material 200 including a single metal and an alloy base S100 and coating the base material 200 with a coating powder by a cold spray method S102 A step 210 of forming an intermetallic compound by heat treatment of the base material 200 on which the coating layer 210 is formed and a step 200 of forming a coating layer 210 on the nitrided reaction chamber by heat treatment, (S106) a nitriding process on the surface of the substrate.

여기서, 모재(200)는 철 이외의 금속을 나타내는 비철 금속이고 본 발명의 일례로 알루미늄 금속 또는 그 합금을 예시하며, SACM 파우더, SUS 파우더 등의 질화강 파우더이고, 질화강 파우더는 단일 금속 분말, 분말로 만든 둘 이상의 합금 분말, 단일 금속 분말과 합금 금속 분말의 혼합물, 하나의 단일 금속 분말과 둘 이상의 합금 금속 분말의 혼합물 등 다양한 조합을 적용할 수 있다.Here, the base material 200 is a non-ferrous metal representing a metal other than iron, exemplified by aluminum metal or an alloy thereof, and is a nitrided steel powder such as SACM powder or SUS powder, and the nitrided steel powder is a single metal powder, Various combinations of two or more alloy powders made, a mixture of a single metal powder and an alloy metal powder, a mixture of one single metal powder and two or more alloy metal powders can be applied.

이외에 철 이외의 금속을 나타내는 모재(200)는 파이버 중복합체를 나타내는 폴리머 계열도 포함할 수 있다.In addition, the base material 200 representing a metal other than iron may also include a polymer series exhibiting fiber overlapping coalescence.

모재(200)는 폴리머 계열을 사용하는 경우, 해저 케이블 분야에 적용할 수 있으며 구리, 알루미늄 등을 사용하는 경우, 모터축, 자전거 분야에 적용할 수 있다.The base material 200 can be applied to a submarine cable field when a polymer type is used, and can be applied to a motor shaft and a bicycle field when copper or aluminum is used.

코팅층(210)은 콜드 스프레이 방법으로 코팅하게 되는데, 이에 한정하지 않고, 질화 가능한 강재가 코팅될 수 있는 방식이면 스퍼터링, 화학증착, 물리증착, 열확산 피복, 도금 등의 다양한 방법을 적용할 수 있다.The coating layer 210 may be coated by a cold spray method. However, the coating layer 210 is not limited thereto. Various coating methods such as sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, thermal diffusion coating, and plating may be used.

코팅층(210)의 두께는 약 500㎛ 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.The thickness of the coating layer 210 is preferably about 500 mu m or more.

본 발명은 모재(200)의 표면에 질화강 파우더를 콜드 스프레이 방법으로 코팅하게 되는데 질화강에 한정하지 않고, 질화법으로 질화 처리가 가능한 강재(210)를 모두 포함하는 개념이며, 질화강을 대신하여 탄소강, 합금강, 일반강을 사용할 수도 있다.In the present invention, the nitrided steel powder is coated on the surface of the base material 200 by the cold spray method. The concept is not limited to the nitriding steel but includes all of the nitriding processable steel material 210. Instead of nitriding steel, Alloy steel or ordinary steel may be used.

본 발명은 금속 표면 개질 방법에 관한 것으로서 모재(200), 질화 처리가 가능한 강재(210)는 단일 성분의 금속 뿐만 아니라 합금, 금속간 화합물, 복합체, 조합물을 포함하는 광의의 금속을 의미한다.The present invention relates to a method of modifying a metal surface, wherein the base material (200) and the nitrifying processable steel (210) refer to a broad metal containing not only a single component metal but also alloys, intermetallic compounds, composites and combinations thereof.

본 발명의 표면 개질은 모재(200)의 표면에 강도, 경도, 내마모성, 피로특성을 포함한 기계적 성질 향상에 초점을 두고 있으며 이외에 다양한 표면 특성 개선을 목적으로 한다.The surface modification of the present invention focuses on improvement of mechanical properties including strength, hardness, abrasion resistance and fatigue characteristics on the surface of the base material 200, and also aims to improve various surface properties.

본 발명의 실시예에 따른 콜드 스프레이 장치는 코팅층(210)을 형성할 분말을 이음속 또는 초음속으로 가속하여 알루미늄 금속인 모재(200)에 제공한다.The cold spray apparatus according to the embodiment of the present invention accelerates the powder to form the coating layer 210 either jointly or at supersonic speed to provide the mother material 200 of aluminum metal.

이를 위해 콜드 스프레이 장치는 가스 압축기(100), 가스히터(110), 분말 공급기(120) 및 분사용 노즐(130)로 구성된다.To this end, the cold spray device is composed of a gas compressor (100), a gas heater (110), a powder feeder (120) and a spray nozzle (130).

가스 압축기(100)로부터 제공된 약 5 내지 20kgf/cm2의 압축가스는 분말 공급기(120)로부터 제공되는 분말을 분사용 노즐(130)을 통해 약 300 내지 1200ms의 속도로 분출하여 코팅한다.The compressed gas of about 5 to 20 kgf / cm 2 supplied from the gas compressor 100 ejects the powder supplied from the powder feeder 120 through the dispensing nozzle 130 at a speed of about 300 to 1200 ms.

이음속 내지 초음속의 유동을 발생시키기 위해서는 통상적으로 수렴-발산형 노즐이 사용되고 수렴 및 발산 과정을 통하여 초음속 유동을 발생시킬 수 있다.Generally, a converging-diverging nozzle is used to generate a flow from a diaphragm to a supersonic flow, and a supersonic flow can be generated through convergence and divergence.

압축가스의 공급 경로상의 가스히터(110)는 압축가스의 운동 에너지를 증가시켜 분사용 노즐(130)에서의 분사 속도를 높이기 위해 압축가스를 가열하기 위한 장치이다.The gas heater 110 on the supply path of the compressed gas is a device for heating the compressed gas in order to increase the kinetic energy of the compressed gas and increase the injection speed in the atomizing nozzle 130.

가스 압축기(100)의 압축가스의 일부는 분사용 노즐(130)로 분말의 공급을 보다 원활히 하기 위해 분말 공급기(120)로 공급될 수 있다.A portion of the compressed gas in the gas compressor 100 may be supplied to the powder feeder 120 to further facilitate the supply of powder to the dispensing nozzle 130.

압축가스는 상용의 가스로 헬륨, 질소, 아르곤 및 공기 등이 사용될 수 있다.As the compressed gas, a commercially available gas such as helium, nitrogen, argon and air may be used.

콜드 스프레이의 코팅 단계에서는 모재(200)가 상온 또는 저온에서 진행할 수 있으며 바람직하게는 일정 온도 이상으로 가열한 상태에서 진행하는것이 코팅용 분말의 충돌에 따른 변형 에너지 축저과 코팅용 분말의 심도 깊은 충돌을 유도한다.In the coating step of the cold spray, the base material 200 can proceed at a room temperature or a low temperature, and preferably, it proceeds in a state where it is heated to a certain temperature or more. The deformation energy axis due to the collision of the coating powder and the depth of collision .

분말 공급기(120)는 코팅용 분말인 SACM 파우더, SUS 파우더 등의 질화강 파우더를 분사용 노즐(130)로 공급한다.The powder feeder 120 supplies a nitriding steel powder such as SACM powder or SUS powder, which is powder for coating, to the spraying nozzle 130.

콜드 스프레이 장치는 압축가스의 유동에 의해 코팅용 분말을 비용융 상태로 300 내지 1200m/s 속도로 가속하여 모재(200)의 표면에 코팅용 분말을 코팅한다.The cold spray apparatus accelerates the coating powder at a speed of 300 to 1200 m / s in an unfused state by the flow of the compressed gas to coat the surface of the base material 200 with the coating powder.

코팅 단계가 완료되면, 코팅된 코팅층(210) 및 모재(200)를 열처리하여 금속간 화합물을 형성한다. 열처리 단계는 약 500℃ 이상으로 수행되며 금속간 화합물의 공융온도 또는 포정온도 이하에서 수행한다.When the coating step is completed, the coated coating layer 210 and the base material 200 are heat-treated to form an intermetallic compound. The heat treatment step is performed at a temperature of about 500 ° C or higher, and is performed at a temperature lower than the eutectic temperature or the reflux temperature of the intermetallic compound.

이어서, 전술한 단계 S106과 같이, 코팅층(210)의 표면에 질화 처리를 수행하게 되는데 그 과정을 설명하면 다음과 같다.Next, as in step S106, nitriding is performed on the surface of the coating layer 210, and the process will be described as follows.

본 발명의 질화로는 외통, 반응 챔버, 반응 챔버의 내부 온도를 가열하는 가열부, 반응 챔버의 내부에 형성되어 질화 대상물을 탑재하는 바스켓, 반응 가스를 순환시키고 배출하는 팬, 암모니아(NH3), 질소(N2), 이산화탄소(CO2)를 소정 비율로 한 반응 가스를 반응 챔버로 공급하는 반응 가스 공급부를 포함하며, 질화로와 질화 처리 기술은 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.A nitriding furnace according to the present invention comprises an outer tube, a reaction chamber, a heating section for heating an internal temperature of the reaction chamber, a basket formed inside the reaction chamber to load an object to be nitrified, a fan for circulating and discharging the reaction gas, ammonia (NH 3 ) And a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas having a predetermined ratio of nitrogen (N 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) to the reaction chamber. The nitriding and nitriding techniques are well known in the art and will not be described in detail.

반응 가스 공급부는 반응 챔버를 예열하는 동안, 예를들어 1~1.5시간에 걸쳐 질소(N2)를 반응 챔버 내로 공급한다. 예열이 끝나면, 반응 가스 공급부는 암모니아(NH3), 질소(N2), 이산화탄소(CO2)를 소정 비율로 하여 반응 챔버로 공급한다.The reaction gas supply unit supplies nitrogen (N 2 ) into the reaction chamber during the preheating of the reaction chamber, for example, for 1 to 1.5 hours. When the preheating is completed, the reaction gas supply unit supplies ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) to the reaction chamber at a predetermined ratio.

반응 가스 공급부가 반응 가스를 반응 챔버의 내로 공급한 후, 가열부는 반응 챔버의 내부 온도를 일정 온도로 유지하면서 소정 시간이 지속되면, 코팅층(210)의 표면에 소정 두께의 질화층(220)이 형성된다. 이러한 과정에서 팬은 반응 챔버 내의 반응 가스를 순환시키거나 외부로 배출한다.After the reaction gas supply part supplies the reaction gas into the reaction chamber, if the predetermined period of time is maintained while the internal temperature of the reaction chamber is maintained at a predetermined temperature, a nitrided layer 220 having a predetermined thickness is formed on the surface of the coating layer 210 . In this process, the fan circulates or discharges the reaction gas in the reaction chamber.

암모니아(NH3), 질소(N2), 이산화탄소(CO2)의 반응 가스들이 반응 챔버의 내부로 공급되면, 팬은 회전하면서 반응 챔버의 내부의 반응 가스들이 반응 챔버 내에 균일하게 분포되게 한다.When the reaction gases of ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) are supplied to the inside of the reaction chamber, the fan rotates to uniformly distribute the reaction gases inside the reaction chamber in the reaction chamber.

질화가 이루어지는 동안, 반응 챔버의 내부 온도는 보통 550 내지 650℃로 유지되고, 질화 시간은 3-4 시간 정도가 소요된다.During the nitriding, the internal temperature of the reaction chamber is usually maintained at 550 to 650 DEG C, and the nitriding time is about 3-4 hours.

질화가 진행되는 동안, 반응 챔버 내에서는, 고온의 코팅층(질화강)(210)의 표면은 2NH3 ⇔ 3H2 + 2N의 반응이 일어나며, 그 결과 질소 원자가 코팅층(210)의 표면에서 질화가 일어난다.During the nitriding process, in the reaction chamber, the reaction of 2NH 3 ⇔ 3H 2 + 2N occurs on the surface of the high temperature coating layer (nitriding steel) 210, so that nitriding occurs at the surface of the coating layer 210 with nitrogen atoms.

본 발명의 모재(200)는 철 이외의 금속을 나타내는 비철 금속이나, 질화 처리 온도(550 내지 650℃)를 고려하여 700℃ 이하에서 녹지 않는 비철 금속이면 어떠한 것도 가능하다.The base material 200 of the present invention may be any non-ferrous metal that represents a metal other than iron or a nonferrous metal that does not melt at 700 ° C or less in consideration of the nitriding treatment temperature (550 to 650 ° C).

질화 공정은 암모니아 가스만 질화로로 투입하여 질화 과정을 수행하는 가스 질화법 또는 질소, 이산화탄소 및 암모니아를 질화로에 투입하여 질화 과정을 수행하는 가스 연질화법 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 이용하여 수행할 수 있다.The nitrification process may be carried out by using a gas nitrification method in which only ammonia gas is introduced into a nitrification furnace to perform a nitrification process or a gas softening method in which nitrogen, carbon dioxide, and ammonia are introduced into a nitrification furnace to perform a nitrification process .

단계 S106을 완료하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 질화 처리한 비철 금속 복합체(200, 210, 220)가 형성된다.Upon completion of step S106, the nitrided nonferrous metal complex bodies 200, 210, and 220 of the present invention are formed as shown in FIG.

본 발명의 비철 금속 복합체(200, 210, 220)는 질화층(220)의 표면에 내식성 향상을 위해서 산질화 처리를 더 포함할 수 있다.The non-ferrous metal complexes (200, 210, 220) of the present invention may further include an oxynitriding treatment for improving the corrosion resistance on the surface of the nitride layer (220).

산질화 처리는 금속 표면에 질화 공정으로 질화층(220)을 생성하고 질화층(220) 위에 산화층을 형성시켜 내마모성, 내습동성, 내식성을 더 높이는 금속 표면 개질 방법이다.The oxynitriding process is a metal surface modification method in which a nitriding layer 220 is formed on a metal surface and an oxide layer is formed on the nitriding layer 220 to further improve abrasion resistance, moisture resistance, and corrosion resistance.

산질화 처리는 단계 S106의 질화 공정 중 또는 질화 공정 이후에 순차적으로 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 수용액 증기에 노출 및 훈증하여 산화 처리한다.The oxynitriding treatment is carried out in the nitrification process in step S106 or after the nitrification process, by successively exposing and fuming with an aqueous solution vapor containing one of Cl, NaCl and Na and oxidizing it.

수용액은 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 어떠한 물질의 수용액도 사용될 수 있다.The aqueous solution may be an aqueous solution of any substance including one of Cl, NaCl, and Na.

산화 공정은 질화로의 내부에 코팅층(210)을 형성한 모재(200)를 투입한 후, 350 내지 600℃의 범위가 되도록 승온하고 최종 온도를 유지하면서 염소, 염화나트륨, 나트륨 중 하나가 포함된 수용액 증기 0.1 내지 10 중량%를 투입하고 1 내지 60분 동안 처리한다.In the oxidation step, the mother material 200 having the coating layer 210 formed thereon is introduced into the nitriding furnace, and then the temperature is raised to a temperature in the range of 350 to 600 ° C. While maintaining the final temperature, an aqueous solution vapor containing one of chlorine, sodium chloride, 0.1 to 10% by weight is added and the mixture is treated for 1 to 60 minutes.

본 발명의 산화 공정은 질화 공정 이후에 순차적으로 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 수용액 증기에 노출 및 훈증하여 질화층(220)의 표면에 산화층을 추가로 형성할 수 있다.The oxidation process of the present invention may further include forming an oxide layer on the surface of the nitrided layer 220 after the nitriding process by sequentially exposing and fuming the aqueous solution vapor containing one of Cl, NaCl, and Na.

또한, 본 발명의 산화 공정은 질화 공정 중에 코팅층이 형성된 모재를 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 수용액 증기에 노출 및 훈증하여 질화층(220)에 산화물을 잔존시킬 수 있다.In addition, the oxidation process of the present invention can expose the oxides to the nitrification layer 220 by exposing and fuming the base material having the coating layer formed during the nitriding process to the aqueous solution vapor containing one of Cl, NaCl, and Na.

산화 공정에서 350 내지 600℃의 범위를 벗어나게 되면, 질화층(220)과 산화층이 견고하게 접착되지 못하는 문제가 발생할 수 있고 수용액의 처리 시간이 1 내지 60분을 벗어나게 되면, 박리 현상, 수용액 기화 등 원활하지 못한 문제가 발생될 수 있다.If the temperature is outside the range of 350 to 600 ° C in the oxidation process, there may arise a problem that the nitrided layer 220 and the oxide layer are not firmly adhered to each other. If the treatment time of the aqueous solution exceeds 1 to 60 minutes, It may cause a problem that is not smooth.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

100: 가스 압축기
110: 가스히터
120: 분말 공급기
130: 분사용 노즐
200: 모재
210: 코팅층, 질화 가능한 강재
220: 질화층100: Gas compressor
110: Gas heater
120: Powder feeder
130: min nozzle
200: base metal
210: Coating layer, nitridable steel
220: Nitriding layer

Claims (9)

철 이외의 물질을 나타내는 모재;
상기 모재의 표면에 코팅된 질화 처리가 가능한 강재;
상기 강재의 표면에 질화 처리하여 일정 두께로 형성된 질화층; 및
상기 질화층의 표면에 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 수용액 증기에 노출 및 훈증하여 산화 처리하여 일정 두께로 형성된 산화층
을 포함하는 비철 금속 복합체.A base material representing a substance other than iron;
A steel material coated on the surface of the base material and capable of nitriding;
A nitrided layer formed on the surface of the steel material to have a predetermined thickness by nitriding treatment; And
The nitrided layer is exposed to an aqueous solution vapor containing one of Cl, NaCl, and Na and is fumed and oxidized to form an oxide layer
≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 질화 처리가 가능한 강재는 질화강, 탄소강, 합금강, 일반강 중 하나인 비철 금속 복합체.The method according to claim 1,
The nitriding processable steel material is one of nitriding steel, carbon steel, alloy steel and general steel. 제1항에 있어서,
상기 모재는 질화 처리 온도에서 녹지 않는 비철 금속을 사용하는 비철 금속 복합체.The method according to claim 1,
Wherein the base material uses a non-ferrous metal that does not melt at a nitriding treatment temperature. 삭제delete 철 이외의 물질을 나타내는 모재를 제공하는 단계;
상기 모재의 표면에 질화 처리가 가능한 강재로 이루어진 코팅용 분말을 일정 속도로 분사하여 코팅층을 형성하는 단계;
상기 코팅층이 형성된 모재를 암모니아(NH3), 질소(N2), 이산화탄소(CO2)를 소정 비율로 한 반응 가스를 반응 챔버로 공급하면서 열처리하여 상기 코팅층의 표면에 일정 두께로 질화층을 형성하는 단계; 및
상기 질화층과 상기 코팅층이 형성된 모재를 Cl, NaCl, Na 중 하나가 포함된 수용액 증기에 노출 및 훈증하여 산화 처리하여 상기 질화층의 위에 산화층을 추가로 형성하는 단계
를 포함하는 금속 표면 개질 방법.Providing a base material representing a material other than iron;
Forming a coating layer on the surface of the base material by spraying a coating powder composed of a steel material capable of nitriding treatment at a constant speed;
The base material on which the coating layer is formed is heat treated while supplying a reaction gas containing ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ) at a predetermined ratio to the reaction chamber to form a nitrided layer ; And
Exposing and nitriding the base material on which the nitride layer and the coating layer are formed to the aqueous solution vapor containing one of Cl, NaCl, and Na, and further oxidizing the base material to form an oxide layer on the nitride layer
≪ / RTI > 제5항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계는,
상기 코팅용 분말을 코팅용 분사 노즐에 주입하는 단계;
상기 분사 노즐 내에 흐르는 압축가스의 유동에 의해 상기 코팅용 분말을 일정 속도로 가속하여 상기 모재의 표면에 상기 코팅용 분말을 코팅하는 단계
를 포함하는 금속 표면 개질 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the forming of the coating layer comprises:
Injecting the coating powder into a coating spray nozzle;
Coating the coating powder on the surface of the base material by accelerating the coating powder at a constant speed by flowing a compressed gas flowing through the injection nozzle
≪ / RTI > 삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 질화 처리가 가능한 강재는 질화강, 탄소강, 합금강, 일반강 중 하나인 금속 표면 개질 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the nitriding processable steel is one of nitriding steel, carbon steel, alloy steel and general steel.
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