KR101722239B1 - Surface treatment method using thermal spray coating and ultrasonic nanocrystal surface modification - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a surface treatment method for treating the surface of mechanical parts such as a bearing, gear, shaft, turbine, and the like, or varieties of mold tools such as a press die, roll, and the like in steel production, paper, semiconductor, and display industries. In existing surface treatment methods using an existing thermal spray coating (TSC) technique, there is the possibility that unevenness and/or porosity of the coating may occur and weaken the adhesive force of the coating layer, so post-treatment for recovering an object from fatigue caused by coating work and modifying a surface is not considered. To solve the problems of the existing treatment methods, a surface treatment method using TSC and ultrasonic nanocrystal surface modification (USNM) is provided, which assigns desired mechanical properties to an object by performing TSC on the object, and modifies the surface of a coating layer by performing USNM, thereby giving superior mechanical properties, performance, and longer lifespan through fusion and convergence of the TSC and USNM techniques.

Description

열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법{Surface treatment method using thermal spray coating and ultrasonic nanocrystal surface modification} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a surface treatment method using thermal spray coating and ultrasound nanocrystal surface modification,

본 발명은 금형공구, 기계부품 등의 표면을 처리하기 위한 표면처리방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 예를 들면, 베어링이나 기어, 축, 터빈 등과 같은 기계부품이나, 프레스 금형, 철강산업, 제지, 반도체 디스플레이 산업에서의 롤 등과 같은 금형공구류나 기계부품 등의 기계적 특성을 개선하기 위한 표면처리방법에 있어서, 열용사 코팅(Thermal Spray Coating ; TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification ; UNSM) 기술의 융복합을 통하여, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 기계적 특성을 개선하고, 이어서, 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질함으로써, 대상물에 보다 우수한 기계적 특성을 부여하는 것에 의해 기계적 특성을 개선하고, 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface treatment method for treating a surface of a mold tool, a machine part, and the like. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method for machining a surface of a mold, (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (SEM) have been widely used in surface treatment methods for improving mechanical properties of mold tools and machine parts such as paper rolls and rolls in the semiconductor display industry. (TSC) is performed on the object to improve the mechanical properties and then the surface of the object is modified by performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) through the fusion of the UNSM To improve mechanical properties by imparting excellent mechanical properties, and to improve both performance and lifetime They relate to thermal spray coating and the surface treatment method using an ultrasonic nano crystal surface modification.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질함으로써, 기존의 열용사 코팅(TSC)에 비해 표면거칠기가 향상되는 동시에, 마찰, 마모 및 피로강도와 같은 기계적 특성이 향상될 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method of thermally spray coating (TSC) on an object by fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) Thermal spray coating and ultrasonic nano-crystals, which are configured to improve surface roughness and mechanical properties such as friction, wear and fatigue strength as compared to conventional thermal spray coating (TSC) And a surface treatment method using surface modification.

아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 종래, 열용사 코팅(TSC) 준비단계에서 비표면적을 높이기 위해 행해지는 블래스팅(blasting) 처리 후에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 블래스팅 공정을 제외하고 바로 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가함으로써, 기존의 블래스팅 처리에 비해 코팅층의 접착력을 더욱 증가시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a thermally sprayed coating (TSC) by fusing a thermal spray coating (TSC) technique and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) By adding ultrasound nanocrystal surface modification (UNSM) after blasting or by adding ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) immediately after blasting process, the adhesion of coating layer is further increased compared to conventional blasting treatment And a surface treatment method using ultrasonic nano-crystal surface modification.

더욱이, 본 발명은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 후 코팅층에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행함으로써, 열용사 코팅(TSC) 후 사용중 코팅층이 마모되면 모재 위에 다시 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 사용하였던 종래의 방법을 개선하여 코팅층의 수명을 더욱 증가시키고, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. Further, the present invention can be applied to the surface coating layer (TSC) after fusion of the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology as described above to perform the ultrasonic nano crystal surface modification (UNSM) Thus, when the coating layer is worn out during use after the thermal spray coating (TSC), the conventional method of using the thermal spray coating (TSC) on the base material is further improved to further increase the life of the coating layer, And to a surface treatment method using ultrasonic nano-crystal surface modification.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 예를 들면, 베어링, 축, 임펠러 등과 같은 부품에 대하여, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 해당 부위에 TSC 코팅 후 UNSM 처리하는 것에 의해 손상된 부분을 복원함으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method for producing a thermally sprayed coating (TSC) and an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) by fusing a thermal spray coating (TSC) Thermal spray coating and ultrasound nano-crystal surface modification to improve the performance and lifetime of the entire device as well as single components by restoring damaged parts by applying TSC coating to the part of the part after UNSM treatment And a method of processing the same.

일반적으로, 예를 들면, 베어링이나 기어, 축 등과 같이, 금속 제품이나 기계부품 등의 제조시에는, 각 제품의 형태 및 원하는 사이즈에 맞추어 원재료를 성형하는 가공공정과 함께, 가공된 결과물의 기계적인 특성을 개선하거나 별도의 특징을 부가하기 위해 열처리를 포함한 여러 가지 표면처리(Surface Treatment) 기법이 적용된다. In general, for example, when manufacturing metal products or machine parts such as bearings, gears, shafts, and the like, a mechanical process for molding a raw material in accordance with the shape of each product and a desired size, Various surface treatment techniques including heat treatment are applied to improve properties or to add additional features.

즉, 표면처리는, 금속, 비금속의 표면에 내식성, 내마모성, 내열성 외관미 등을 부여하기 위해 실시되는 각종 처리를 의미하며, 그 종류로는, 금속의 표면이나 비금속 표면에 다른 금속을 사용하여 피막을 입히는 도금(Plating) 처리와, 금속의 표면에 일종의 화학 피막(인산염 피막 등)을 만들어 주는 화학적인 처리를 행하는 화성 처리(Chemical Coatings)와, 금속물체를 양극으로 하여 전기화학적으로 산화 피막을 만드는 양극성화 피막과, 부식을 방지하는 동시에 미관을 주기 위한 목적으로 금속의 표면에 도료를 칠하는 도색(Painting)과, 금속으로 만든 탱크 등의 내면에 고무, 합성수지 등을 피복시키는 라이닝(Lining) 및 탄소나 질소 등을 침투시키거나 또는 기타의 방법으로 표면을 경화하여 물리적 성질을 향상시키는 표면경화(Case Hardening) 처리 등이 있다. That is, the surface treatment refers to various treatments that are carried out to impart corrosion resistance, abrasion resistance, heat resistance and appearance to the surfaces of metals and nonmetals. As the kinds of the treatments, (Chemical Coatings), which performs a chemical treatment that forms a kind of chemical coating (such as a phosphate coating) on the surface of a metal, and a chemical treatment that electrochemically forms an oxide coating with a metal object as an anode A bipolar coating, a painting which paints the surface of the metal for the purpose of preventing corrosion and aesthetics, a lining which covers the inner surface of the tank made of metal such as rubber and synthetic resin, And surface hardening treatment (process of hardening the surface by impregnating carbon or nitrogen or the like to improve physical properties).

더 상세하게는, 상기한 도금 처리의 방법으로는 전기도금, 화학도금, 용융도금, 진공도금, 침투도금, 이온도금 등이 있고, 화성 처리의 방법으로는 인산염 피막처리, 크로메이트 처리, 착색 등이 있으며, 양극성화 피막 처리는 알루미늄의 산화 피막에 널리 사용되고, 대표적인 표면경화 처리로는 금속의 질화 열처리와 고주파 표면 열처리가 있다. More specifically, examples of the plating method include electroplating, chemical plating, hot-dip plating, vacuum plating, penetration plating, and ion plating. Examples of the chemical conversion treatment include a phosphate coating treatment, a chromate treatment, The bipolar film treatment is widely used for an oxide film of aluminum. Typical surface hardening treatments include a metal nitride heat treatment and a high frequency surface heat treatment.

여기서, 금속의 열처리 기술은 금속재료, 기계부품, 금형공구의 기계적 성질을 변화시키기 위하여 제조 공정의 중간 또는 최종단계에서 가열과 냉각을 반복함으로써 내마모성, 내충격성, 사용수명 연장 등과 같은 특성을 부여하는 기술로서, 크게 나누어, 재료를 단단하게 만들어 기계적, 물리적 성능을 향상시키는 기술과, 재료를 무르게 하여 가공성을 개선시키는 기술로 나누어질 수 있다. Here, the heat treatment technique of the metal is to heat and cool the intermediate or final stage of the manufacturing process in order to change the mechanical properties of the metal material, the mechanical parts and the mold tool, thereby imparting properties such as abrasion resistance, impact resistance, Techniques can be broadly divided into two types: a technique of improving the mechanical and physical performance by making the material hard, and a technique of improving the workability by making the material soft.

또한, 상기한 바와 같은 표면처리 및 열처리 기술 중, 최근에는, 열용사 코팅(Thermal Spray Coating ; TSC) 기술이 많이 사용되고 있다. Among the surface treatment and heat treatment techniques described above, thermal spray coating (TSC) technology is widely used.

즉, 열용사 코팅(TSC)은, 특정한 물성을 얻기 위해 가스, 플라즈마 또는 레이저를 이용하여, 열에 의해 대상물의 표면에 수 ㎛부터 수 mm에 이르는 두께로 특정 물질을 적층하여 코팅하는 방법으로, 최근, 예를 들면, 항공 분야에서 열차단 코팅(Thermal Barrier Coating) 등에 널리 사용되고 있다. That is, a thermal spray coating (TSC) is a method of laminating and coating a specific material on the surface of an object with a thickness of several micrometers to several millimeters by using heat, gas, plasma, or laser to obtain specific physical properties. , For example, in thermal barrier coatings in the aeronautical field.

아울러, 상기한 바와 같은 열용사 코팅(TSC)에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 국제공개특허공보 WO 2012/009509호에 제시된 바와 같은 "반도체 응용을 위한 열용사 복합물 코팅"에 따르면, 내부식성을 제공하기 위한 제 1 세라믹 물질과, 플라즈마 침식 내성을 제공하기 위한 제 2 세라믹 물질을 포함하는 둘 이상의 세라믹 물질 상을 가지는 세라믹 복합물 코팅을 포함하여, 반도체 에칭 산업에서 이용되는 통상의 가공 온도보다 높은 100℃ 초과의 가공 온도에서 내침식성 및 내부식성을 제공하는 것에 의해, 집적회로, 발광 다이오드, 디스플레이 및 광기전, 내부 챔버 성분의 보호 및 정전척 제조에 유용한 열용사 복합물 코팅방법이 제시된 바 있다. In addition, examples of the prior art for thermal spray coatings (TSC) as described above include, for example, "thermal sprayed composite coatings for semiconductor applications" as disclosed in WO- A ceramic composite material coating having at least two ceramic material phases comprising a first ceramic material for providing corrosion resistance and a second ceramic material for providing plasma erosion resistance, By providing corrosion resistance and corrosion resistance at higher processing temperatures of greater than 100 DEG C, thermal spray composite coating methods useful for the manufacture of integrated circuits, light emitting diodes, displays and photovoltaics, protection of inner chamber components, and electrostatic chucking are presented have.

더욱이, 상기한 바와 같은 열용사 코팅(TSC)에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2011-0104200호에 따르면, 고체산화물 연료전지의 연료극 지지체에 열 플라즈마 용사 코팅을 이용하여 세라믹 연결재를 형성하는 기술내용이 제시되어 있고, 또한, 한국 등록특허공보 제10-1001255호에 따르면, 용사코팅법을 이용하여 다이아몬드 및 CBN 연삭/절삭 공구를 간편하고 낮은 비용으로 제조할 수 있는 방법이 제시된 바 있으며, 아울러, 한국 등록특허공보 제10-0982649호에 따르면, 용사 코팅 방법을 이용한 정전척 제조 방법이 제시되어 있다. Further, another example of the prior art for the thermal spray coating (TSC) as described above is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0104200, for example. In the solid oxide fuel cell, In addition, according to Korean Patent Registration No. 10-1001255, a diamond and CBN grinding / cutting tool can be easily and inexpensively manufactured using a spray coating method. In addition, Korean Patent Registration No. 10-0982649 discloses a method of manufacturing an electrostatic chuck using a spray coating method.

상기한 바와 같이, 최근, 금형공구, 기계부품 분야뿐만 아니라 여러 분야에 걸쳐 열용사 코팅 기술이 널리 사용되고 있으나, 상기한 바와 같은 종래의 열용사 코팅 방법은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다. As described above, thermal spray coating techniques have been widely used not only in the field of mold tools and machine parts but also in various fields. However, the conventional thermal spray coating method as described above has the following problems.

더 상세하게는, 종래의 열용사 코팅 방법은, 일반적으로, 고온 및 고압으로 코팅하고자 하는 물질을 녹여서 대상물의 표면에 도포(spraying)하는 것에 의해 코팅층을 적층하는 방식이므로, 이러한 코팅작업시에 녹았던 코팅재(Feedstock)가 다시 고체화되는 과정에서 결과물의 표면에 코팅층이 일정한 두께로 형성되지 않아 불균일성이 발생할 수 있는 단점과, 일부 용해되지 않은 코팅재(Feedstock)가 코팅층에 존재하는 불균일성이 발생할 수 있는 문제점도 있는 것이었다. More specifically, the conventional thermal spray coating method is a method of laminating a coating layer by spraying the material to be coated at a high temperature and a high pressure in general and dissolving the material to be coated, The coating layer may not be uniformly formed on the surface of the resultant product during the solidification of the coating material (feedstock), which may cause unevenness in the coating layer due to some unfused coating material (feedstock) There was also.

또한, 종래의 열용사 코팅 방법은, 코팅과정 중에 기공(porosity)이 허용 기준 이상으로 발생하여 불량을 야기할 수 있으며, 모재와 또는 적층된 각 층간에 접착력이 낮은 경우 코팅층이 분리되거나 하는 문제가 발생할 가능성도 있는 것이었다. In addition, the conventional thermal spray coating method may cause porosity to be higher than a tolerance level during the coating process and may cause defects. When the adhesion between the base material and the laminated layers is low, there is a problem that the coating layer is separated There was a possibility of occurrence.

더욱이, 상기한 바와 같이 고온 및 고압에서 진행되는 공정특성상, 열용사 코팅 후에는 대상물의 표면에도 피로가 가해져 표면이 손상되거나 기계적 성능(피로, 마모 등)이 저하되는 문제가 발생하게 되나, 종래의 열용사 코팅을 이용한 표면처리방법은, 이와 같이 대상물의 피로를 회복하고 코팅표면층을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않은 문제점도 있는 것이었다. In addition, due to the process characteristic at high temperature and high pressure as described above, after the thermal spray coating, fatigue is applied to the surface of the object to cause a problem of surface damage or mechanical performance (fatigue, abrasion, etc.) The surface treatment method using the thermal spray coating has a problem in that no post treatment for restoring the fatigue of the object and for modifying the coating surface layer is taken into consideration at all.

따라서 상기한 바와 같이, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 피로를 회복하고 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 열용사 코팅 수행시 표면개질을 수행하는 것에 의해 열용사 코팅시 발생하는 결함을 제거하고 보다 나은 기계적 특성을 부여할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 표면처리방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시된 바 없었다. As described above, there is a possibility that there is a problem in coating unevenness, porosity, and adhesion of the coating layer. In addition, there is no consideration of post-treatment for restoring the fatigue of the object due to coating and for modifying the surface In order to overcome the problems of the conventional surface treatment methods using conventional thermal spray coating technology, it is necessary to perform surface modification during thermal spray coating to remove defects in thermal spray coating and to improve mechanical properties It is desirable to provide a surface treatment method of a new constitution which is constructed so as to be able to be imparted to the surface of the substrate.

[선행기술문헌] [Prior Art Literature]

1. 국제공개특허공보 WO 2012/009509호 (2012.01.19.) 1. International Patent Publication No. WO / 2012/009509 (Jan. 19, 2012)

2. 한국 공개특허공보 제10-2011-0104200호 (2011.09.22.) 2. Korean Patent Publication No. 10-2011-0104200 (September 22, 2011)

3. 한국 등록특허공보 제10-1001255호 (2010.12.08.) 3. Korean Patent Registration No. 10-1001255 (Dec. 8, 2010)

4. 한국 등록특허공보 제10-0982649호 (2010.09.10.) 4. Korean Patent Registration No. 10-0982649 (September 10, 2010)

5. "초음파 나노표면개질기술의 특성과 활용방안 연구", 편영식, 박정현, 조인호, 김창식, 서창민, 대한기계학회논문집 190 A권, 제33권 제3호, pp. 190~195, 2009. 5. "Characterization and Application of Ultrasonic Nano-Surface Modification Technology", Yong-Sik Yi, Jung-Hyun Park, In-Ho Cho, Chang-Sik Kim, Chang Min Kim, Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 190 ~ 195, 2009.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 저하된 기계적 특성과 성능을 회복 또는 개선하고 기계적 성능을 향상시키기 위해 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술의 융복합을 통하여, 금속제품이나 베어링, 기어, 축 등과 같은 기계부품이나 금형공구류를 포함하는 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 수행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질하고 피로강도를 회복하도록 구성됨으로써, 대상물의 기계적 특성(강도, 경도, 표면거칠기, 조직밀도, 등)과 기계적 성능(피로, 마찰, 마모 등) 및 수명 등을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a coating method, a coating method, (TSC) technique in which no post-treatment for modifying the surface in order to restore or improve the degraded mechanical properties and performance of the object due to the conventional thermal spray coating In order to solve the problems, the fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasound nanocrystal surface modification (UNSM) technology is applied to the object including metal parts, mechanical parts such as bearings, gears, shafts, After performing spray coating (TSC), ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) is performed to modify the surface of the object, A thermal spray coating configured to improve both the mechanical properties (strength, hardness, surface roughness, texture density, etc.) and mechanical performance (fatigue, friction, wear, etc.) And to provide a surface treatment method using ultrasonic nano crystal surface modification.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질함으로써, 기존의 열용사 코팅(TSC)에 비해 표면거칠기가 향상되는 동시에, 마찰, 마모 및 피로강도와 같은 기계적 특성이 향상될 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공하고자 하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method of manufacturing an ultrasound nano-crystal surface modification (TSC) by fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) (UNSM) to modify the surface of the object to improve surface roughness and mechanical properties such as friction, wear and fatigue strength compared to conventional thermal spray coating (TSC) And to provide a surface treatment method using ultrasonic nano crystal surface modification.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 준비단계에서 비표면적을 높이기 위해 행해지는 블래스팅(blasting) 처리 후에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 블래스팅 공정을 제외하고 바로 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가함으로써, 기존의 블래스팅 처리에 비해 코팅층의 접착력을 더욱 증가시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공하고자 하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method of coating a surface of a substrate using a thermal spray coating (TSC) technique and an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM ) Technology to add an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) after a blasting process performed to increase the specific surface area in the thermal spray coating (TSC) preparation step, or to add ultrasound nano- And to provide a surface treatment method using a thermal spray coating and an ultrasonic nano-crystal surface modification which are configured to further increase the adhesion of a coating layer compared to conventional blasting treatment by adding a crystal surface modification (UNSM).

더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은, 열용사 코팅(TSC) 후 사용중 코팅층이 마모되면 모재 위에 다시 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 사용하였던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 후 코팅층에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행함으로써 코팅층의 수명을 더욱 증가시키고, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공하고자 하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a surface treatment method using a conventional thermal spray coating (TSC) technique in which a thermal spray coating (TSC) (UNSM) on a thermal spray coating (TSC) coating layer by combining thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology to solve the problems of the coating layer And to provide a surface treatment method using a thermal spray coating and an ultrasonic nano-crystal surface modification that are configured to further increase the lifetime and extend the period of the coating operation to reduce the overall cost.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 예를 들면, 베어링, 축, 임펠러 등과 같은 부품에 대하여, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 해당 부위에 TSC 코팅 후 UNSM 처리하는 것에 의해 손상된 부분을 복원함으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공하고자 하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a magnetic recording medium by fusing thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology as described above, Thermal spray coating and ultrasound nano-crystal surface, which is configured to improve the performance and lifetime of the entire device as well as a single part by restoring the damaged part by applying TSC coating to the part of the damaged or damaged part, And to provide a method of surface treatment using the modification.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 피로를 회복하고 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 있어서, 표면처리를 실시할 대상물을 준비하는 단계; 상기 대상물을 준비하는 단계에서 준비된 상기 대상물에 원하는 기계적 특성을 부여하기 위해 열용사 코팅(Thermal Spray Coating ; TSC)을 수행하는 단계; 상기 열용사코팅(TSC)을 수행하는 단계에서 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification ; UNSM)을 수행하는 단계; 및 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 단계에서 표면이 개질된 상기 대상물에 대하여 마감처리를 포함하는 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is a possibility that unevenness of coating, occurrence of porosity and adhesion of coating layer are likely to occur, A method of surface treatment using thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification, which is configured to solve the problems of conventional surface treatment methods using conventional thermal spray coating technology, in which no post treatment for modifying the surface Preparing an object to be treated; Performing thermal spray coating (TSC) to impart desired mechanical properties to the object prepared in the step of preparing the object; Performing ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) on the surface of the object on which the thermal spray coating is performed in the step of performing the thermal spray coating (TSC); And performing a finishing operation including a finishing process on the object whose surface has been modified in the step of performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM). The thermal spray coating and the ultrasonic nano- A surface treatment method using surface modification is provided.

여기서, 상기 대상물을 준비하는 단계는, 베어링이나 기어 또는 축을 포함하는 기계부품이나 금형공구류를 원하는 크기 및 형태로 가공하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the step of preparing the object is characterized in that processing of machining a mechanical part or a tool tool including a bearing, a gear, or a shaft into a desired size and shape is performed.

또한, 상기 열용사코팅(TSC)을 수행하는 단계는, 상기 대상물에 대하여 원하는 기계적 특성에 따라 선택된 코팅재를 이용하여 상기 대상물의 표면에 열용사 코팅을 행하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of performing the thermal spray coating (TSC) is characterized in that the thermal spray coating is performed on the surface of the object using a coating material selected in accordance with a desired mechanical property with respect to the object.

아울러, 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 단계는, 상기 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 상기 대상물의 표면에 존재하는 불균일성이나 기공(porosity)을 제거하고 코팅층의 접착성을 향상시키는 것에 의해 상기 열용사 코팅과정에서의 불량 발생을 방지하는 동시에, 상기 열용사 코팅과정에서의 고온 및 고압으로 인한 상기 대상물의 저하된 강도 및 경도를 회복 또는 개선하고, 피로와 마찰 및 마모를 포함하는 기계적 성능을 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) may include a step of performing an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) process on the surface of the object on which the thermal spray coating is performed, And the adhesion of the coating layer is improved so as to prevent the occurrence of defects in the thermal spray coating process and prevent degradation of the object due to high temperature and high pressure in the thermal spray coating process, Strength and hardness, and to improve the mechanical performance including fatigue, friction and wear.

더욱이, 상기 마무리 작업을 수행하는 단계는, 상기 열용사코팅 및 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질이 수행된 상기 대상물에 도색이나 표면처리를 포함하는 마감처리를 행하여 최종 제품을 완성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of performing the finishing work may include a step of finishing the object including the thermal spray coating and the ultrasonic nanocristal surface modification to finish the final product by performing a finish treatment including painting or surface treatment .

또한, 상기 표면처리방법은, 상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 복수의 코팅층을 형성시, 각각의 코팅층(coating layer)에 대하여 상기 열용사코팅(TSC)과 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 레이어별로 연속적으로 수행하거나, 또는, 상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 각각의 상기 코팅층을 형성한 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. The surface treatment method may further include a step of applying the thermal spray coating (TSC) and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) to each coating layer when the plurality of coating layers are formed through the thermal spray coating (TSC) (UNSM) after the formation of each of the coating layers through the thermal spray coating (TSC), or to perform the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM).

아울러, 상기 표면처리방법은, 상기 대상물에 상기 열용사 코팅(TSC)을 수행시, 비표면적을 높이기 위해 블래스팅(blasting) 처리 후에 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 상기 블래스팅 공정을 제외하고 바로 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하도록 구성됨으로써, 코팅층의 접착력을 증가시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. The surface treatment method may further include the step of applying the ultrasound nanocrystal surface modification (UNSM) after blasting to increase the specific surface area when the thermal spray coating (TSC) is performed on the object, (UNSM) is added to the surface of the coating layer, so that the adhesion of the coating layer can be increased.

더욱이, 상기 표면처리방법은, 모재 위에 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 코팅층의 수명을 증가시킬 수 있도록 구성됨으로써, 사용중 상기 코팅층이 마모되는 경우 다시 코팅작업을 수행해야 하는 코팅작업 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the surface treatment method is configured to increase the service life of the coating layer by performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) after the thermal spray coating (TSC) on the base material, It is possible to extend the period of the coating operation in which the coating operation is performed, thereby reducing the overall cost.

또한, 상기 표면처리방법은, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 손상부위에 상기 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 손상된 부분을 복원하도록 구성됨으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the surface treatment method is configured to restore the damaged portion by performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) after the thermal spray coating (TSC) on the damaged portion of the damaged or damaged part in use, And to improve the performance and lifetime of the entire device.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 수행하도록 구성되는 표면처리장치에 있어서, 대상물을 고정하기 위한 지그; 상기 지그에 장착된 상기 대상물을 이송할 수 있는 이송수단; 상기 지그에 장착된 상기 대상물에 열용사 코팅을 수행하기 위한 열용사 코팅부; 및 상기 지그에 장착된 상기 대상물에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하기 위한 표면개질부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면처리장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a surface treatment apparatus configured to perform a surface treatment method using the thermal spray coating and ultrasonic nanocrystal surface modification described above, comprising: a jig for fixing an object; Conveying means capable of conveying the object mounted on the jig; A thermal spray coating unit for performing thermal spray coating on the object mounted on the jig; And a surface modifying unit for performing an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) on the object mounted on the jig.

여기서, 상기 표면처리장치는, 상기 열용사 코팅부와 상기 표면개질부를 미리 정해진 일정 간격으로, 또는, 일렬로 배치하고, 상기 지그에 상기 대상물을 장착하여 상기 열용사 코팅을 행한 후, 상기 이송수단을 통해 상기 지그에 장착된 상기 대상물을 상기 표면개질부로 이송하여 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the surface treatment apparatus may be arranged such that the thermal spray coating unit and the surface modification unit are arranged at predetermined intervals or in a line, and after the object is mounted on the jig and the thermal spray coating is performed, (UNSM) by transferring the object mounted on the jig to the surface modification unit through the surface modification unit.

더욱이, 상기 표면처리장치는, 상기 열용사 코팅부와 상기 표면개질부의 사이에 설치되는 쿨러를 포함하는 냉각수단을 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 열용사 코팅을 행한 후 상기 이송수단을 통해 상기 지그에 장착된 상기 대상물을 상기 표면개질부로 이송하는 도중에 상기 대상체를 냉각할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the surface treatment apparatus may further include a cooling unit including a cooler provided between the thermal spray coating unit and the surface modification unit, so that the thermal spray coating is performed, And the object is cooled while the object is being transferred to the surface modification unit.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술의 융복합을 통하여, 금속제품이나 베어링, 기어, 축 등과 같은 기계부품이나 금형공구류를 포함하는 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 수행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질하고 피로강도를 회복하도록 구성됨으로써, 대상물의 기계적 특성(강도, 경도, 표면거칠기, 조직밀도, 등)과 기계적 성능(피로, 마찰, 마모 등) 및 수명 등을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 저하된 기계적 특성과 성능을 회복 또는 개선하고 기계적 성능을 향상시키기 위해 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결할 수 있다. As described above, according to the present invention, by incorporating fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology, it includes mechanical parts such as metal products, bearings, gears, shafts, The surface of the object is modified and the fatigue strength is restored by performing an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) after the thermal spray coating (TSC) is performed on the object to be treated, The present invention provides a surface treatment method using a thermal spray coating and an ultrasonic nano crystal surface modification that are configured to improve both mechanical performance (fatigue, friction, abrasion, etc.) porosity and the possibility of causing problems in the adhesion of the coating layer. In addition, there is a possibility that the lowered mechanical properties and the properties It is possible to solve the problems of the conventional surface treatment methods using conventional thermal spray coating (TSC) technology in which no post treatment for modifying the surface to recover or improve the performance and improve the mechanical performance is considered at all.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질하도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 제공됨으로써, 기존의 열용사 코팅(TSC)에 비해 표면거칠기가 향상되는 동시에, 마찰, 마모 및 피로강도와 같은 기계적 특성이 향상될 수 있다. According to the present invention, the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology are fused with the thermal spray coating (TSC) on the object as described above, and then the ultrasonic nano crystal surface modification ) To improve the surface roughness of the surface of the object and improve the surface roughness of the surface of the object by using the thermal spray coating and the ultrasonic nano crystal surface modification, Mechanical properties such as fatigue strength can be improved.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 준비단계에서 비표면적을 높이기 위해 행해지는 블래스팅(blasting) 처리 후에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 블래스팅 공정을 제외하고 바로 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 기존의 블래스팅 처리에 비해 코팅층의 접착력을 더욱 증가시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, as described above, by blending the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology, blasting is performed to increase the specific surface area in the thermal spray coating thermal spray coating and ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) to add ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) after blasting, ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) The adhesion of the coating layer can be further increased as compared with the conventional blasting treatment.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 후 코팅층에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 열용사 코팅(TSC) 후 사용중 코팅층이 마모되면 모재 위에 다시 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 사용하였던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 표면처리방법들에 비해 코팅층의 수명을 더욱 증가시키고, 그것에 의해, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있다. Furthermore, according to the present invention, as described above, by combining the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology, ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) is performed on the coating layer after thermal spray coating (TSC) after the thermal spray coating (TSC) and the thermal spray coating (TSC) is performed on the base material when the coating layer is worn during use by providing the surface treatment method using the thermal spray coating and ultrasonic nano crystal surface modification, It is possible to further increase the lifetime of the coating layer as compared with the surface treatment methods using the thermal spray coating (TSC) technique, thereby extending the cycle of the coating operation and thereby reducing the overall cost.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 예를 들면, 베어링, 축, 임펠러 등과 같은 부품에 대하여, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 해당 부위에 열용사 코팅(TSC) 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 처리하는 것에 의해 손상된 부분을 복원하도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, as described above, the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) technology are fused with each other for the parts such as bearings, shafts, impellers, There is provided a surface treatment method using a thermal spray coating and an ultrasonic nano-crystal surface modification configured to restore a damaged portion by subjecting a corresponding part of a damaged part to a thermal spray coating (TSC) followed by an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) Thereby improving both the performance and lifetime of the entire device as well as a single component.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 UNSM 처리에 의해 형성되는 나노스킨(Nanoskin)의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 UNSM 처리 전과 후의 시편 단면의 상태를 나타내는 전자후방산란회절(Electron Back-scattered Diffraction ; EBSD) 이미지이다.
도 4는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 상태를 각각 비교하여 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 시편에 대하여 6.1㎛ 및 4.3㎛에서 각각 측정된 평균 표면 거칠기(average surface roughness)를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4에 나타낸 시편에 대하여 각각의 라만 스펙트럼(Raman spectrum)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4에 나타낸 시편에 대하여 25℃ 및 200℃에서 각각 측정된 마찰계수(friction coefficient)를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4에 나타낸 시편에 대하여 각각의 마모율(wear rate)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 9는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 25℃ 및 200℃에서 측정된 마모 트랙(wear track)을 각각 비교하여 나타내는 도면이다.
도 10은 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 표면에 마이크로 스크래치(micro scratch) 테스트를 실시하여 측정된 스크래치 길이(scratch distance)와 마찰력 및 마찰계수를 각각 비교하여 나타내는 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a surface treatment method using thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of a nanoskin formed by UNSM treatment.
3 is an electron back-scattered diffraction (EBSD) image showing the state of a specimen section before and after the UNSM treatment.
FIG. 4 is a view showing a state before and after applying UNSM on a thermal spray coating (TSC) surface, respectively.
FIG. 5 is a graph comparing the average surface roughness measured at 6.1 .mu.m and 4.3 .mu.m with respect to the specimen shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the Raman spectrum of each of the specimens shown in FIG. 4 in comparison with each other. FIG.
FIG. 7 is a view showing comparison of friction coefficients measured at 25 ° C. and 200 ° C. with respect to the test piece shown in FIG.
Fig. 8 is a view showing comparison of respective wear rates with respect to the specimen shown in Fig. 4. Fig.
Figure 9 is a comparison of wear traces measured at 25 占 폚 and 200 占 폚 before and after UNSM is applied to a thermal spray coated (TSC) surface.
10 is a graph showing scratch distance, frictional force and friction coefficient measured by performing a micro scratch test on a surface before and after applying UNSM to a thermal spray coating (TSC) surface .

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, in which a thermal spray coating and a surface treatment method using ultrasonic nanocrystal surface modification are described.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 저하된 기계적 특성과 성능을 회복 또는 개선하고 기계적 성능을 향상시키기 위해 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술의 융복합을 통하여, 금속제품이나 베어링, 기어, 축 등과 같은 기계부품이나 금형공구류를 포함하는 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 수행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질하고 피로강도를 회복하도록 구성됨으로써, 대상물의 기계적 특성(강도, 경도, 표면거칠기, 조직밀도, 등)과 기계적 성능(피로, 마찰, 마모 등) 및 수명 등을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. That is, as described later, the present invention has a possibility to cause problems in non-uniformity of coating, occurrence of porosity, and adhesion of a coating layer. In addition, there is a possibility that the degraded mechanical properties and performance of the object In order to overcome the problems of conventional surface treatment methods using conventional thermal spray coating (TSC) technology, in which no post treatment for modifying the surface to improve and improve the mechanical performance was considered at all, thermal spray coating (TSC) on objects including metal parts, mechanical parts such as bearings, gears, shafts, and mold tools through ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) technology fusion, and then ultrasonic nano-crystal surface (UNSM) to modify the surface of the object and to restore the fatigue strength, so that the mechanical properties (strength, Also, surface roughness, to a tissue density, etc.) and mechanical properties (fatigue, abrasion, wear, etc.) and the thermal spray coating is configured to improve both the life and so on, and the surface treatment method using an ultrasonic nano crystal surface modification.

아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 행한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질함으로써, 기존의 열용사 코팅(TSC)에 비해 표면거칠기가 향상되는 동시에, 마찰, 마모 및 피로강도와 같은 기계적 특성이 향상될 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to an ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) method by fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) ) To improve the surface roughness and improve the mechanical properties such as friction, wear and fatigue strength as compared with the conventional thermal spray coating (TSC) by modifying the surface of the object by performing the thermal spray coating and the ultrasonic nano And a surface treatment method using a crystal surface modification.

더욱이, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 준비단계에서 비표면적을 높이기 위해 행해지는 블래스팅(blasting) 처리 후에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 블래스팅 공정을 제외하고 바로 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가함으로써, 기존의 블래스팅 처리에 비해 코팅층의 접착력을 더욱 증가시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. Furthermore, the present invention provides thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) technology to solve the problems of surface treatment methods using conventional thermal spray coating (TSC) (UNSM) after blasting, which is performed to increase the specific surface area in the thermal spray coating (TSC) preparation step, or the ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM) to a surface treatment method using a thermal spray coating and an ultrasonic nano-crystal surface modification that are configured to further increase the adhesion of a coating layer as compared to conventional blasting treatment.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 열용사 코팅(TSC) 후 사용중 코팅층이 마모되면 모재 위에 다시 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 사용하였던 기존의 열용사 코팅(TSC) 기술을 이용한 표면처리방법들의 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 열용사 코팅(TSC) 후 코팅층에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행함으로써 코팅층의 수명을 더욱 증가시키고, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a surface treatment method using a conventional thermal spray coating (TSC) technique in which a thermal spray coating (TSC) is applied to a base material after the thermal spray coating (TSC) In order to solve the problems of the methods, the ultrafine nanocrystal surface modification (UNSM) is performed on the thermal spray coating (TSC) after coating the thermal spray coating (TSC) technology and the ultrasonic nano crystal surface modification (UNSM) And more particularly to a thermal spray coating and a surface treatment method using ultrasound nanocrystal surface modification which are configured to increase the lifetime of the coating and extend the cycle of coating operation to reduce the overall cost.

아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 융합하여, 예를 들면, 베어링, 축, 임펠러 등과 같은 부품에 대하여, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 해당 부위에 TSC 코팅 후 UNSM 처리하는 것에 의해 손상된 부분을 복원함으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method for producing a thermally sprayed coating (TSC) and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) by fusing a thermally sprayed coating (TSC) The thermal spray coating and ultrasound nano-crystal surface modification, which is designed to improve both the performance and lifetime of the entire unit as well as the single component by restoring the damaged parts by TSC coating and subsequent UNSM treatment on the damaged parts And a surface treatment method.

계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. Next, with reference to the drawings, the details of the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification according to the present invention will be described.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Referring first to FIG. 1, FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a surface treatment method using thermal spray coating and ultrasonic nanocrystal surface modification according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법은, 크게 나누어, 표면처리를 실시할 대상물을 준비하는 단계(S10)와, 상기 단계에서 준비된 대상물에 원하는 기계적 특성을 부여하기 위해 열용사코팅(TSC)을 행하는 단계(S20)와, 상기 단계에서 열용사 코팅이 수행된 대상물의 표면에 불균일성이나 기공 등의 결함을 제거하고 코팅층의 접착성을 향상시키는 동시에, 상기 대상물의 표면을 개질하여 기계적 특성(강도, 경도, 표면거칠기, 조직밀도 및 결정입자크기 등)을 향상시키고 압축잔류응력을 부가하는 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 단계(S30) 및 상기 단계에서 표면이 개질된 대상물에 대하여 마감처리 등의 마무리 작업을 수행하는 단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the surface treatment method using thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification according to an embodiment of the present invention roughly comprises the steps of preparing an object to be surface-treated (S10) (S20) of applying a thermal spray coating (TSC) to impart a desired mechanical property to an object prepared in the step (S20); removing defects such as nonuniformity and pore on the surface of the object subjected to the thermal spray coating in the step (UNSM) to improve mechanical properties (strength, hardness, surface roughness, texture density, crystal grain size, etc.) and to add compressive residual stress while improving the surface of the object (S30), and performing a finishing operation such as a finishing process on the object whose surface has been modified in the above step (S40) There.

여기서, 상기한 대상물을 준비하는 단계(S10)는, 예를 들면, 베어링이나 기어 또는 축 등과 같이, 기계부품이나 금형공구류를 원하는 크기 및 형태로 가공하여 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 수행하기 위한 표면처리장치에 장착하는 처리가 수행되는 단계일 수 있다. Here, the step S10 of preparing the object may be performed by, for example, machining a mechanical part or a mold tool such as a bearing, a gear, or a shaft into a desired size and shape to perform thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification And a process of attaching the surface treatment apparatus to the surface treatment apparatus is performed.

또한, 상기한 열용사코팅(TSC)을 행하는 단계(S20)는, 상기한 바와 같이 하여 표면처리장치에 장착된 대상물에 대하여 원하는 기계적 특성에 따라 적절한 코팅재을 이용하여 상기 대상물의 표면에 열용사 코팅을 행하는 처리가 수행되는 단계일 수 있다. The step S20 of performing thermal spray coating (TSC) may be performed by applying a thermal spray coating to the surface of the object using an appropriate coating material according to a desired mechanical property May be performed.

이때, 상기한 바와 같이, 열용사 코팅과정에서는, 코팅층의 불균일성이나 기공 및 코팅층의 접착성에 문제가 발생할 가능성이 있으며, 아울러, 상기한 바와 같이 열용사 코팅을 수행하여 대상물의 표면에 코팅층을 형성하고 나면, 고온 및 고압으로 진행되는 열용사 코팅공정의 특성상 대상물의 표면에 누적 피로가 발생하여 강도나 경도와 같은 기계적 특성이 저하될 수 있다. As described above, in the thermal spray coating process, there is a possibility that the non-uniformity of the coating layer and the adhesion of the pores and the coating layer are likely to occur. Further, the thermal spray coating is performed to form a coating layer on the surface of the object However, due to the nature of the thermal spray coating process proceeding at high temperature and high pressure, cumulative fatigue occurs on the surface of the object, and mechanical properties such as strength and hardness may be deteriorated.

여기서, 이러한 문제는, 베어링이나 기어 또는 축 등과 같은 기계부품이나 금형공구류에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 적용하여 해당 제품이나 부품의 표면을 개질하는 것에 의해 기계적 특성과 성능 개선 및 수명을 연장시킬 수 있다. Here, this problem is solved by applying ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) technology to mechanical parts such as a bearing, a gear, or a shaft, or a mold tool to modify the surface of the product or part to improve the mechanical characteristics, Can be extended.

이에, 본 발명에서는, 상기한 바와 같은 열용사 코팅시 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해, 열용사 코팅 후 대상물의 표면을 개질하여 불량의 발생을 방지하는 동시에, 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있도록 구성된다. In order to solve the problems that may occur in the thermal spray coating as described above, in the present invention, the surface of the object is modified after thermal spray coating so as to prevent the occurrence of defects and to improve the mechanical properties do.

더 상세하게는, UNSM 처리는, 1 내지 수십 mm 직경의 공구(tungsten carbide ball/cermet ball이나 구면 형상을 가지는 공구)가 초음파 장치(ultrasonic device)에 부착되고, 정적(static) 및 동적(dynamic) 힘이 결합되어, 상기한 볼이 초당 40,000회, mm2당 100,000번까지 시편(specimen)의 표면에 충격을 가하는 형태로 이루어진다(strike). More specifically, the UNSM treatment is performed by attaching a tool (tungsten carbide ball / cermet ball or spherical shape tool) of 1 to several tens mm diameter to an ultrasonic device, The forces are combined to strike the ball at 40,000 revolutions per second and up to 100,000 revolutions per square millimeter.

이러한 충격은 미세 냉간 단조(micro-cold-forging)로 간주될 수 있고, 표면층에 가소성 및 탄성 변형(plastic and elastic deformation)을 야기하여 깊은 잔류응력(residual stress)과 나노결정 구조(nanocrystalline structure)를 유도하며, 또한, 시편의 표면상에 무수한 불균일한 미세 딤플(micro-dimple)을 생성하여 표면의 특성을 개선한다. These impacts can be considered as micro-cold-forging and cause plastic and elastic deformation in the surface layer, leading to deep residual stress and nanocrystalline structure In addition, it produces numerous, non-uniform micro-dimples on the surface of the specimen and improves surface properties.

아울러, Hall-Petch 관계(relationship)에 따르면, 표면층의 나노구조 개질(nanostructure modification)이 시편의 강도(strength)(경도(hardness)) 및 가소성(ductility)(단단함(toughness))을 모두 동시에 개선하는 것이 이미 잘 알려져 있다. In addition, according to the Hall-Petch relationship, the nanostructure modification of the surface layer simultaneously improves the strength (hardness) and ductility (toughness) of the specimen It is already well known.

즉, 일반적으로, 베어링 등에 있어서, 회전 굴곡 피로(Rotary-Bending-Fatigue ; 이하, 'RBF'라고도 함) 및 회전 접촉 피로(Rolling contact Fatigue ; 이하, 'RCF'라고도 함)는 해당 부품의 수명을 결정하는 주된 요인이 되므로, 상기한 바와 같은 UNSM 기술을 일반적인 종래의 공업용 베어링강(engineering bearing steel)(일본 표준 SUJ2 및 SUJ3)에 적용하면, 피로 표면의 회복 및 개선이 가능하여 부품 수명을 연장할 수 있고, 그것에 의해 부품 교체 및 유지보수에 들어가는 비용을 절감할 수 있다. That is, generally, in a bearing or the like, a rotary-bending fatigue (RBF) and a rolling contact fatigue (RCF) It is possible to recover and improve the fatigue surface, thereby extending the service life of the parts. [0052] [49] As described above, when the UNSM technique is applied to general engineering bearing steels (Japanese standard SUJ2 and SUJ3) Thereby reducing the cost of part replacement and maintenance.

따라서 상기한 바와 같이, 초음파 나노크리스탈 표면개질(ultrasonic nanocrystal surface modification ; UNSM) 기술을 적용함으로써, 해당 부품의 표면을 개질하고 누적 피로를 회복하여 수명을 연장할 수 있다. Therefore, as described above, by applying the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology, the surface of the component can be modified, the cumulative fatigue can be restored, and the service life can be extended.

더 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도 2는 UNSM에 의해 형성되는 나노스킨의 예를 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a view showing an example of a nano-skin formed by UNSM.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 나노스킨(Nanoskin)이란, 표면층은 나노급의 표면 거칠기와 텍스쳐링(Texturing) 조직으로 구성되며, 피하층은 깊이 ~ 100㎛까지는 결정조직의 크기가 수십 나노에서 1㎛까지의 경사조직의 구조이고, 깊이 ~ 1,500㎛부터 표면층까지는 경도가 모재보다 상승하는 경사조직이며, 깊이 ~ 2,000㎛부터 표면층까지는 잔류응력이 커지는 경사조직으로, 표면층의 잔류응력의 값이 1 Giga Pascal 보다 큰 구조를 가지는 표피구조를 나노스킨이라 한다. Namely, as shown in Fig. 2, the nanoskin surface layer is composed of nano-sized surface roughness and texturing texture, and the depth of the subcutaneous layer is from ~ , A gradient structure in which the hardness increases from the depth of ~ 1,500 탆 to the surface layer and the residual stress is increased from the depth of ~ 2,000 탆 to the surface layer and the residual stress value of the surface layer is 1 Giga Pascal A skin structure with a larger structure is called a nano-skin.

여기서, 상기한 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술에 대한 보다 상세한 내용은, 예를 들면, 본 발명의 발명자 등에 제시된 "초음파 나노표면개질기술의 특성과 활용방안 연구" 등과 같은 종래기술의 문헌을 참조할 수 있다(선행기술문헌 5 참조). Here, the details of the above-described ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology can be found in, for example, the literature of the prior art such as "Study on characteristics and utilization of ultrasound nano-surface modification technology " (See prior art document 5).

즉, 상기한 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 단계(S30)는, 상기한 바와 같이 하여 열용사 코팅이 수행된 대상물에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술을 적용하는 것에 의해, 열용사 코팅이 수행된 대상물의 표면에 존재하는 불균일성이나 기공을 제거하고 코팅층의 접착성을 향상시켜 불량 발생을 방지하는 동시에, 열용사 공정에서의 고온 및 고압으로 인한 누적 피로를 회복하고 강도 및 경도를 향상시킴으로써 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있도록 구성될 수 있다. That is, the step (S30) of performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) is performed by applying the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) technique to the object on which thermal spray coating is performed as described above, It is possible to prevent the occurrence of defects by improving the adhesion of the coating layer by removing unevenness or pores existing on the surface of the sprayed coating object and recovering cumulative fatigue due to the high temperature and high pressure in the thermal spraying process, So that the mechanical properties can be further improved.

또한, 상기한 마무리 작업을 수행하는 단계(S40)는, 상기한 바와 같이 하여 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질이 수행된 대상물에 도색이나 표면처리 등의 마감처리를 행하여 최종 제품을 완성하는 단계로 구성될 수 있다. The step of performing the finishing operation S40 may include the steps of completing a finishing process such as painting or surface treatment on the object on which the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification are performed as described above, ≪ / RTI >

여기서, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법은, 열용사코팅(TSC)을 통하여 복수의 코팅층(multi-layer)을 형성시, 각각의 코팅층(coating layer)에 대하여 열용사코팅(TSC)과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 각 레이어별로 연속적으로 수행되도록 구성될 수도 있으며, 또는, 열용사코팅(TSC)을 통하여 각각의 코팅층을 형성한 후 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다. Here, the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification according to the embodiment of the present invention is characterized in that when a plurality of coating layers (multi-layers) are formed through thermal spray coating (TSC) (TSC) and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) for each layer may be continuously performed on the coating layer, or each coating layer may be formed through thermal spray coating (TSC) And may be configured to perform a post-ultrasound nano-crystal surface modification (UNSM).

또한, 도시되지는 않았으나, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 수행하기 위한 표면처리장치는, 예를 들면, 열용사 코팅을 수행하기 위한 열용사 코팅부와, 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하기 위한 표면개질부와, 대상물을 고정하기 위한 지그 및 지그에 장착된 대상물을 이송할 수 있는 컨베어 벨트와 같은 이송수단을 포함하여 구성될 수 있다. Further, although not shown, the surface treatment apparatus for performing the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification according to the present invention configured as described above can be applied, for example, A surface modification part for performing ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM), and a conveying device such as a conveyor belt capable of conveying an object mounted on a jig and a jig for fixing an object Lt; / RTI >

더 상세하게는, 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 수행하기 위한 표면처리장치는, 상기한 열용사 코팅부와 표면개질부를 일정 간격으로, 바람직하게는, 일렬로 배치하고, 지그에 대상물을 장착하여 열용사 코팅을 행한 후, 이송수단을 통해 표면개질부로 이송하여 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성될 수 있으며, 이때, 열용사 코팅부와 표면개질부의 사이에는 쿨러와 같은 냉각수단을 설치하여 이송중에 대상체의 열을 식힐 수 있도록 구성될 수 있다. More particularly, the surface treatment apparatus for performing the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nanocrystal surface modification according to the present invention is characterized in that the thermal spray coating unit and the surface modification unit are placed at a predetermined interval, (UNSM) by transferring the object to the surface modification unit through the transfer unit after the object is mounted on the jig and the thermal spray coating is performed, and then the thermal spray coating unit and the thermal spray coating unit A cooling means such as a cooler may be provided between the surface modification portions so as to cool the heat of the object during transportation.

여기서, 경우에 따라서는, 열용사 코팅의 소재와 사용 목적 등에 따라, 상기한 바와 같은 냉각 과정을 수행하지 않는 경우도 있음에 유념해야 한다. Here, it should be noted that the above cooling process may not be performed depending on the material of the thermal spray coating, the purpose of use, and the like.

계속해서, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법과 기존의 열용사코팅을 비교한 시험 결과에 대하여 설명한다. Next, with reference to FIG. 3 to FIG. 9, a comparison between the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nanocrystal surface modification according to the embodiment of the present invention as described above and the conventional thermal spray coating The results will be described.

더 상세하게는, 금속 열용사코팅(TSC) 기술의 기본적인 특징은 부가되는 금속재의 특징이 기본적으로 주조 조직이나 소결(Sintering) 조직인 것으로, 주조 조직은 압연이나 롤링 등을 거쳐 제조된 벌크(bulk) 재료에 비해 피로강도가 부족하며, 특히, 단조(forging)조직에 비해 피로강도는 더욱 낮은 특성을 가진다. More particularly, the basic feature of the metal thermal spray coating (TSC) technology is that the metallic material to be added is basically a casting structure or a sintering structure, and the casting structure is a bulk structure manufactured by rolling or rolling, The fatigue strength is lower than that of the material, and in particular, the fatigue strength is lower than that of the forging structure.

즉, WC 세라믹(ceramic)류의 열용사코팅(TSC)이나 레이저 큐어링(Laser curing) 조직은 소결(Sintering) 조직으로, HIP나 CIP를 통해 제조된 소재보다 내마모특성, 특히, 피로특성(RCF)이 아주 낮다. That is, the thermal spray coating (TSC) or the laser curing structure of WC ceramics is a sintering structure and is more resistant to abrasion, especially fatigue, than HIP or CIP RCF) is very low.

여기서, 용융 재질이 냉각되는 과정 중 수 GPa의 압축응력을 부가하여 단조 조직을 형성함으로써 피로강도를 높임은 물론, HAZ의 인장잔류응력도 압축응력으로 변화시켜 피로강도나 응력부식(SCC) 강도를 크게 향상시킬 수 있다. Here, the fatigue strength is increased by forming a forging structure by adding a compressive stress of several GPa during the cooling process of the molten material, and the tensile residual stress of the HAZ is changed to the compressive stress to increase the fatigue strength or the stress corrosion cracking (SCC) strength Can be improved.

이에, 상기한 바와 같이, 본 발명은, 열용사코팅(TSC)이나 레이저 큐어링(Laser curing) 중에 수 GPa의 압축응력을 부가시켜 HIP나 CIP보다 우수한 조직과 피로특성(RCF, SCC 특성 등)을 크게 향상시키며, 기존 제작된 WC 세라믹, PM 소재를 상온이나 일정 온도로 가열(국부가열 포함) 후 UNSM 처리로 더욱 향상된 기계조직을 얻을 수 있으므로 피로특성(RCF, SCC 특성 등)을 크게 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention provides a structure and fatigue property (RCF, SCC characteristics, etc.) superior to HIP or CIP by applying compressive stress of several GPa to thermal spray coating (TSC) or laser curing, (Including RCF, SCC, etc.) can be improved by improving the mechanical structure of the existing WC ceramics and PM materials by UNSM treatment after heating the existing WC ceramics and PM materials at room temperature or constant temperature .

더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 UNSM 처리 전과 후의 시편 단면의 상태를 나타내는 전자후방산란회절(Electron Back-scattered Diffraction ; EBSD 이미지이다. More specifically, referring to FIG. 3, FIG. 3 is an electron back-scattered diffraction (EBSD) image showing the state of a specimen section before and after the UNSM treatment.

도 3에 있어서, 도 3a 및 도 3a1은 UNSM 처리 전이고, 도 3b 및 도 3b1은 UNSM 처리 후의 상태를 각각 나타내고 있다. In Fig. 3, Figs. 3A and 3A1 show the states before UNSM processing, and Figs. 3B and 3B1 show states after UNSM processing, respectively.

도 3a 및 도 3a1에 나타낸 바와 같이, UNSM 처리되지 않은 시편은 조립자(coarse grain)가 전체에 걸쳐 불규칙하게 분포하고 있으나, UNSM 처리 후에는, 도 3b 및 도 3b1에 나타낸 바와 같이, 이러한 조립자가 나노입자로 개질되어 표면측으로 이동되는 것에 의해 대략 15 ~ 20㎛의 부위에 나노구조층이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. As shown in Figs. 3A and 3A1, unsampled specimens are irregularly distributed throughout the coarse grain, but after UNSM treatment, as shown in Figs. 3B and 3B1, It can be confirmed that a nanostructure layer is formed at a site of about 15 to 20 占 퐉 by being modified with nanoparticles and moving toward the surface side.

다음으로, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 열용사코팅(TSC)과 UNSM의 융합에 의한 효과에 대하여 설명한다. Next, the effects of fusion of thermal spray coating (TSC) and UNSM will be described with reference to Figs. 4 to 9. Fig.

먼저, 도 4를 참조하면, 도 4는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 상태를 각각 비교하여 나타내는 도면이다. First, referring to FIG. 4, FIG. 4 is a view showing a state before and after the UNSM is performed on a thermal spray coating (TSC) surface, respectively.

여기서, 도 4에 있어서, 도 4a는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전의 상태이고, 도 4b는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시한 후의 상태를 각각 나타내고 있다. Here, in FIG. 4, FIG. 4A shows a state before the application of UNSM to a thermal spray coating (TSC) surface, and FIG. 4B shows a state after application of UNSM to a thermal spray coating (TSC) surface.

도 4에 나타낸 바와 같이, UNSM를 실시한 후 코팅의 미세구조가 개선되어 크랙(crack)과 모공(pore)의 수 및 크기가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 4, after the UNSM, the microstructure of the coating was improved and the number and size of cracks and pores were remarkably reduced.

계속해서, 도 5를 참조하면, 도 5는 6.1㎛ 및 4.3㎛ 에서 각각 측정된 평균 표면 거칠기(average surface roughness)를 비교하여 나타낸 도면이다. 5, FIG. 5 is a graph comparing the average surface roughness measured at 6.1 mu m and 4.3 mu m, respectively.

도 5에 나타낸 바와 같이, 열용사코팅(TSC)만 이루어진 표면에 비해 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM 처리를 실시한 표면의 표면거칠기가 개선된 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, it can be seen that the surface of the surface subjected to the UNSM treatment on the surface of the thermal spray coating (TSC) is improved in comparison with the surface of only the thermal spray coating (TSC).

다음으로, 도 6을 참조하면, 도 6은 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 라만 스펙트럼(Raman spectrum)을 각각 비교하여 나타낸 도면이다. Next, referring to FIG. 6, FIG. 6 is a diagram showing the Raman spectrum before and after the application of the UNSM to the thermal spray coating (TSC) surface, respectively.

도 6에 나타낸 바와 같이, UNSM 처리 후에도 추가적인 위상(additional phase)이 발견되지 않음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6, it can be seen that no additional phase is found after UNSM processing.

또한, 도 7을 참조하면, 도 7은 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 25℃ 및 200℃에서 각각 측정된 마찰계수(friction coefficient)를 비교하여 나타낸 도면이다. Also, referring to FIG. 7, FIG. 7 is a comparison of friction coefficients measured at 25 ° C. and 200 ° C. before and after the application of UNSM on a thermal spray coated (TSC) surface.

여기서, 도 7a는 25℃에서 측정된 결과이고, 도 7b는 200℃에서 측정된 결과를 각각 나타내고 있다. Here, FIG. 7A shows the results measured at 25 ° C., and FIG. 7B shows the results measured at 200 ° C., respectively.

즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, UNSM 처리 후의 표면이 보다 낮은 마찰계수를 나타내고 있으며, 도 7a에 나타낸 25℃의 경우 UNSM 처리 전의 표면은 대략 20분 정도까지 마찰계수가 천천히 증가하다가 안정되는 반면, UNSM 처리 후의 표면은 처음부터 매우 안정적인 상태를 나타내고 있으며, 도 7b에 나타낸 200℃의 경우 UNSM 처리 전의 표면은 처음부터 매우 불안정한 반면, UNSM 처리 후의 표면은 대략 5분 이후에 안정되고 있음을 확인할 수 있다. That is, as shown in Fig. 7, the surface after UNSM treatment shows a lower coefficient of friction, and at 25 캜 shown in Fig. 7A, the surface before UNSM treatment slowly increases and stabilizes the friction coefficient to about 20 minutes, The surface after the UNSM treatment shows a very stable state from the beginning and the surface before the UNSM treatment at 200 ° C shown in FIG. 7B is very unstable from the beginning, while the surface after the UNSM treatment is stable after about 5 minutes .

아울러, 도 8을 참조하면, 도 8은 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 25℃ 및 200℃에서 측정된 마모율(wear rate)을 각각 비교하여 나타낸 도면이다. In addition, referring to FIG. 8, FIG. 8 is a graph comparing wear rates measured at 25 ° C and 200 ° C before and after UNSM is applied to a thermal spray coating (TSC) surface.

도 8에 나타낸 바와 같이, 모든 경우에 대하여 UNSM 처리 후의 표면이 현저히 높은 마모 저항성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 8, it can be confirmed that the surface after the UNSM treatment shows remarkably high abrasion resistance in all cases.

더욱이, 도 9를 참조하면, 도 9는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 25℃ 및 200℃에서 측정된 마모 트랙(wear track)을 각각 비교하여 나타내는 도면이다. Further, referring to Fig. 9, Fig. 9 is a diagram showing wear track measured at 25 deg. C and 200 deg. C before and after UNSM is applied to a thermal spray coating (TSC) surface, respectively.

여기서, 도 9에 있어서, 도 9a 및 도 9b는 각각 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후에 대하여 25℃에서 측정된 결과이고, 도 9c 및 도 9d는 200℃에서 측정된 결과를 각각 나타내고 있다. 9A and 9B are the results measured at 25 DEG C before and after the UNSM was applied to the thermal spray coated (TSC) surface, respectively, and FIGS. 9C and 9D show the results measured at 200 DEG C Respectively.

도 9에 나타낸 바와 같이, 모든 경우에 대하여 UNSM 처리 후의 표면이 현저히 좁고 얕은 마모 트랙을 나타내고 있으며, 처리되지 않은 표면에 비해 표면이 보다 평탄한 것을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 9, it can be seen that the surface after the UNSM treatment is remarkably narrow and shallow in all cases, and the surface is more flat than the untreated surface.

다음으로, 도 10을 참조하면, 도 10은 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전과 후의 표면에 마이크로 스크래치(micro scratch) 테스트를 실시하여 측정된 스크래치 길이(scratch distance)와 마찰력 및 마찰계수를 각각 비교하여 나타내는 도면이다. Next, referring to FIG. 10, FIG. 10 is a graph showing the scratch distance, frictional force and surface roughness measured by performing a micro scratch test on the surface before and after the UNSM is applied to the thermal sprayed coating (TSC) And the friction coefficient.

여기서, 도 10에 있어서, 도 10a는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시하기 전이고, 도 10b는 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시한 후의 결과를 각각 나타내고 있다. Here, in FIG. 10, FIG. 10A shows the result after UNSM was applied to the surface of thermal spray coating (TSC), and FIG. 10B shows the result after UNSM was applied to the surface of thermal spray coating (TSC).

도 10에 나타낸 바와 같이, 열용사코팅(TSC)된 표면에 UNSM를 실시한 후의 마찰계수가 약 24% 가량 낮은 것으로 나타났음을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 10, it can be seen that the coefficient of friction after the UNSM on the surface of the thermal spray coating (TSC) was about 24% lower.

상기한 바와 같이, 도 4 내지 도 10에 나타낸 결과로부터, 모든 경우에 대하여 열용사코팅(TSC) 후 UNSM를 실시한 쪽이 더 우수한 특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있으며, 이에, 본 발명에 따라 열용사코팅(TSC)과 UNSM를 병행하는 것에 의해 대상물의 기계적 특성을 현저하게 개선할 수 있음을 확인할 수 있다. As described above, from the results shown in FIGS. 4 to 10, it can be seen that the UNSM after thermal spray coating (TSC) shows better characteristics in all cases, It can be seen that the mechanical properties of the object can be remarkably improved by the combination of the coating (TSC) and the UNSM.

아울러, 상기한 바와 같은 열용사코팅(TSC) 및 UNSM 처리의 효과에 대한 보다 구체적인 내용은, 예를 들면, 본 발명의 발명자들에 의해 제시된 논문("The Migration of Spheroidal Cementite towards the Surface in Nanostructured AISI 52100 Steel", Material Letters, vol.174, pp.142-145 및 "A Preliminary Study on Hybrid Use of Thermal Spray Coating and Ultrasonic Nanocrystalline Surface Modification Technique on the Tribological Properties of Yttria-stabilized Zirconia Coating", Journal of Tribology, 2016) 등을 참조하여 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. In addition, for more details on the effects of the thermal spray coating (TSC) and UNSM treatment as described above, see, for example, the paper entitled " The Migration of Spheroidal Cementite towards the Nanostructured AISI & 52100 Steel ", Material Letters, vol.174, pp.142-145 and "A Preliminary Study on Hybrid Use of Thermal Spray Coating and Ultrasonic Nanocrystalline Surface Modification Technique on Tribological Properties of Yttria-stabilized Zirconia Coating ", Journal of Tribology, 2016), and the like can be easily understood by those skilled in the art.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 구현할 수 있다. Therefore, the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification according to the present invention can be implemented as described above.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 대상물에 열용사 코팅(TSC)을 수행하여 기계적 특성을 개선하고, 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 행하여 대상물의 표면을 개질 및 피로강도를 회복하도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 금속제품이나 베어링, 기어, 축 등과 같은 기계부품이나 금형공구류의 기계적 특성과 성능 및 수명을 모두 향상시킬 수 있다. In addition, by implementing the surface treatment method using the thermal spray coating and the ultrasonic nanocristal surface modification according to the present invention as described above, the present invention can provide the object with a thermal spray coating (TSC) And a surface treatment method using ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) to improve the surface of the object and to restore the fatigue strength are provided, so that a metal product, a bearing, a gear , Shafts, etc., as well as the mechanical properties, performance and lifetime of mold tools.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 열용사 코팅(TSC) 기술과 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 기술의 융복합을 통하여 금속제품이나 베어링, 기어, 축 등과 같은 기계부품에 대하여 보다 우수한 기계적 특성을 부여하고 성능 및 수명이 동시에 향상될 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제공됨으로써, 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 피로를 회복하고 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결할 수 있다. Further, according to the present invention, as described above, it is possible to improve mechanical properties of mechanical parts such as metal products, bearings, gears, shafts and the like through fusion fusion of thermal spray coating (TSC) technology and ultrasonic nanocrystal surface modification A thermal spray coating and a surface treatment method using ultrasonic nano crystal surface modification that are provided to improve the performance and the lifetime can be provided so that problems such as coating non-uniformity, porosity, and adhesion of the coating layer are caused It is possible to solve the problems of the conventional surface treatment methods using the conventional thermal spray coating technique in which no post treatment for restoring the fatigue of the object due to the coating operation and for modifying the surface is considered at all.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다. 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 embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. I will work.

Claims (12)

코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 피로를 회복하고 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 있어서,
표면처리를 실시할 대상물을 준비하는 단계;
상기 대상물을 준비하는 단계에서 준비된 상기 대상물에 원하는 기계적 특성을 부여하기 위해 열용사 코팅(Thermal Spray Coating ; TSC)을 수행하는 단계;
상기 열용사코팅(TSC)을 수행하는 단계에서 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification ; UNSM)을 수행하는 단계; 및
상기 열용사코팅 및 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)이 수행된 상기 대상물에 도색이나 표면처리를 포함하는 마감처리를 행하여 최종 제품을 완성하는 처리가 수행되는 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함하여 구성됨으로써,
상기 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 처리를 수행하여 상기 대상물의 표면에 존재하는 불균일성이나 기공(porosity)을 제거하고 코팅층의 접착성을 향상시키는 것에 의해 상기 열용사 코팅과정에서의 불량 발생을 방지하는 동시에, 상기 열용사 코팅과정에서의 고온 및 고압으로 인한 상기 대상물의 저하된 강도 및 경도를 회복 또는 개선하고 피로와 마찰 및 마모를 포함하는 기계적 성능을 향상시킬 수 있도록 구성되고,
상기 표면처리방법은,
상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 복수의 코팅층을 형성시, 각각의 코팅층(coating layer)에 대하여 상기 열용사코팅(TSC)과 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 레이어별로 연속적으로 수행하거나, 또는, 상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 각각의 상기 코팅층을 형성한 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되며,
또한, 상기 표면처리방법은,
상기 대상물에 상기 열용사 코팅(TSC)을 수행시, 비표면적을 높이기 위해 블래스팅(blasting) 처리 후에 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 상기 블래스팅 공정을 제외하고 바로 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하는 것에 의해 코팅층의 접착력을 증가시킬 수 있도록 구성되며,
아울러, 상기 표면처리방법은,
모재 위에 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 코팅층의 수명을 증가시킬 수 있도록 구성됨으로써, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되고,
더욱이, 상기 표면처리방법은,
사용중 마멸이나 훼손된 부품의 손상부위에 상기 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 손상된 부분을 복원하도록 구성됨으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법.
There is a possibility that the unevenness of the coating, the porosity and the adhesion of the coating layer may be problematic. In addition, there is a possibility that the conventional thermal spraying A method for surface treatment using thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification, which can solve the problems of conventional surface treatment methods using coating technology,
Preparing an object to be surface-treated;
Performing thermal spray coating (TSC) to impart desired mechanical properties to the object prepared in the step of preparing the object;
Performing ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) on the surface of the object on which the thermal spray coating is performed in the step of performing the thermal spray coating (TSC); And
And performing a finishing operation in which a finishing process including painting or surface treatment is performed on the object on which the thermal spray coating and the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) have been performed to complete the final product As a result,
(UNSM) treatment on the surface of the object on which the thermal spray coating is performed to remove unevenness or porosity present on the surface of the object and improve the adhesion of the coating layer, It is possible to prevent the occurrence of defects in the thermal spray coating process and to restore or improve the reduced strength and hardness of the object due to the high temperature and high pressure in the thermal spray coating process and to improve the mechanical performance including fatigue and friction and wear Respectively,
In the surface treatment method,
When the plurality of coating layers are formed through the thermal spray coating (TSC), the thermal spray coating (TSC) and the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) are continuously performed for each coating layer, Or to perform the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) after forming each of the coating layers through the thermal spray coating (TSC)
Further, in the surface treatment method,
(TSC) is performed on the object, the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) may be added after the blasting process to increase the specific surface area, or the ultrasound nano- And is capable of increasing the adhesion of the coating layer by adding a crystal surface modification (UNSM)
Further, in the surface treatment method,
And the lifetime of the coating layer can be increased by performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) after the thermal spray coating (TSC) on the base material. Thus, the period of the coating operation can be extended to reduce the overall cost ,
Further, the surface treatment method may further comprise:
(UNSM) after the thermal spray coating (TSC) on the damaged part of the damaged or damaged part in use to restore the damaged part, so that the performance and the life span of the entire device as well as the single part Wherein the thermal spray coating and the ultrasonic nano crystal surface modification are performed so as to improve the surface roughness.
제 1항에 있어서,
상기 대상물을 준비하는 단계는,
베어링이나 기어 또는 축을 포함하는 기계부품이나 금형공구류를 원하는 크기 및 형태로 가공하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법.
The method according to claim 1,
Wherein preparing the object comprises:
A method of surface treatment using a thermal spray coating and ultrasonic nano-crystal surface modification, characterized in that a process of processing a mechanical part or a mold tool including a bearing, a gear, or a shaft into a desired size and shape is performed.
제 1항에 있어서,
상기 열용사코팅(TSC)을 수행하는 단계는,
상기 대상물에 대하여 원하는 기계적 특성에 따라 선택된 코팅재를 이용하여 상기 대상물의 표면에 열용사 코팅을 행하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법.
The method according to claim 1,
The step of performing the thermal spray coating (TSC)
And a thermal spray coating is performed on the surface of the object using a coating material selected in accordance with a desired mechanical property with respect to the object, wherein the thermal spray coating and the ultrasonic nano crystal surface modification are performed.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한 항에 기재된 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법을 수행하도록 구성되는 표면처리장치에 있어서,
대상물을 고정하기 위한 지그;
상기 지그에 장착된 상기 대상물을 이송할 수 있는 이송수단;
상기 지그에 장착된 상기 대상물에 열용사 코팅을 수행하기 위한 열용사 코팅부;
상기 지그에 장착된 상기 대상물에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하기 위한 표면개질부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
A surface treatment apparatus configured to perform a surface treatment method using the thermal spray coating and ultrasonic nano crystal surface modification described in any one of claims 1 to 3,
A jig for fixing the object;
Conveying means capable of conveying the object mounted on the jig;
A thermal spray coating unit for performing thermal spray coating on the object mounted on the jig;
And a surface modifying unit for performing an ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) on the object mounted on the jig.
제 10항에 있어서,
상기 표면처리장치는,
상기 열용사 코팅부와 상기 표면개질부를 미리 정해진 일정 간격으로, 또는, 일렬로 배치하고,
상기 지그에 상기 대상물을 장착하여 상기 열용사 코팅을 행한 후, 상기 이송수단을 통해 상기 지그에 장착된 상기 대상물을 상기 표면개질부로 이송하여 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
11. The method of claim 10,
The surface treatment apparatus includes:
The thermal spray coating portion and the surface modification portion are arranged at predetermined intervals or in a line,
And performing the thermal spray coating on the object mounted on the jig, and then performing the ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) by transferring the object mounted on the jig to the surface modification unit through the transfer unit Wherein the surface treatment apparatus comprises:
제 10항에 있어서,
상기 표면처리장치는,
상기 열용사 코팅부와 상기 표면개질부의 사이에 설치되는 쿨러를 포함하는 냉각수단을 더 포함하여 구성됨으로써,
상기 열용사 코팅을 행한 후 상기 이송수단을 통해 상기 지그에 장착된 상기 대상물을 상기 표면개질부로 이송하는 도중에 상기 대상물을 냉각할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면처리장치.
11. The method of claim 10,
The surface treatment apparatus includes:
And a cooling unit including a cooler provided between the thermal spray coating unit and the surface modification unit,
Wherein the thermal spray coating is performed to cool the object while the object mounted on the jig is transferred to the surface modification unit through the transfer unit.
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