KR101781816B1 - 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법 - Google Patents

다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법 Download PDF

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Abstract

다이캐스팅 금형에 침류질화 및 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast)를 수행하여 수명을 향상시키는 복합표면처리 방법을 개시한다. 다이캐스팅 금형의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법은, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계와; 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계와; 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계와; 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계;를 포함하거나, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계와; 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계와; 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계와; 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계;를 포함한다.

Description

다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법{COMPOSITE SURFACE TREATMENT METHOD FOR IMPROVING LIFETIME OF DIE CASTING MOLD}
본 발명은 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이캐스팅 금형에 침류질화 및 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast)를 수행하여 수명을 향상시키는 복합표면처리 방법에 관한 것이다.
주조는 자동차, 조선, 공작기계 등 전통산업뿐만 아니라 IT 산업 분야 등 핵심 부품의 대량, 혹은 다품종 소량 생산하는 필수기술로 뿌리산업 중 핵심기반산업이다. 자동차, 기계 및 전자제품의 수요 및 세계화에 따른 기술수요와 발전으로 인해 주조 분야에서도 소재, 설계, 장치 및 공정기술도 비약적으로 발전하고 있어 기초소재산업에서 그 중요성은 더욱 커지고 있다.
금형 주조분야는 고품질화, 고생산성, 고효율화 등의 요구에 따라 최근 들어 활용하고 있는 주조공정으로 대표적인 다이캐스팅과 저압주조, 중력주조, 경동주조 등으로 구분할 수 있으며, 주조품의 생산성 및 품질 등을 고려하여 자동차 및 전자기기 분야 등에 포함된다. 특히, 다이캐스팅은 자동차 및 IT 핵심부품을 생산 핵심공정기술이며 자동차 부품 중 주조품은 중량비 22%를 차지하고 있으며 이중 65% 이상이 다이캐스팅 제품이다.
또한, 최근 급속한 산업 발전에 따라 산업용 기계부품, 건설 중장비, 자동차, 항공기, 전자 제품 등 모든 공업 제품에 있어서 필요한 부품재료들의 종류가 다양해지고 요구되는 기능이 향상되었기 때문에 이에 부응해서 열처리, 표면경화처리 또한 다양화되고 발전하는 추세이다.
따라서 재료의 특성을 명확히 분석하여 사용 목적에 적합한 재료를 선택하거나 신소재 기술을 이용하여 사용목적에 맞는 소재를 개발하여 사용하고 있다. 즉, 설계자나 사용자가 요구하는 각종 설계 요소적인 요인들이 보다 더 극심한 환경 하에서 작동을 요구함에 따라 내구성, 내마모성, 내식성 등을 얻기 위한 재료의 열처리 및 표면경화처리는 공업 발전에 있어 가장 핵심기술로 부각되고 있다.
한편, 최근에는 고품질, 고생산성, 고효율화의 요구에 따라 자동차용 부품이외에도 휴대전화, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등의 케이스 프레임 및 IT 기기의 핵심부품 소재로 비강도가 우수한 Al, Mg 합금 등이 적용되면서 다이캐스팅 금형의 수요가 급격히 증가하고 있다.
따라서 최종 완성제품의 원가에서 차지하는 다이캐스팅 금형의 제작 및 관리 비용의 비중도 점점 증가하고 있으며 비용절감을 위한 다이캐스팅 금형과 그 관련된 부품의 내구성 및 수명 향상이 주요한 과제로 등장하고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법은, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하거나, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계와; 상기 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 전처리를 수행하는 단계는, 다이캐스팅 금형에 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)을 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 침류질화를 수행하는 단계는, 450~600℃에서 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 침류질화를 수행하는 단계는, Al, Cr, V, W, Mo 중 적어도 하나를 질화강으로 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 침류질화를 수행하는 단계는, 황을 함유하는 기체, 액체 및 고체 중 어느 하나를 침류 요소로 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계는, 다이캐스팅 금형에 대한 숏 피닝을 수행하는 단계와; 다이캐스팅 금형에 대한 숏 피닝 및 딤플을 수행하는 단계와; 다이캐스팅금형에 대한 숏 피닝, 딤플 및 마이크로 브라스트(Micro blast)을 수행하는 단계 중에서 어느 하나를 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 다이캐스팅 금형은, 알루미늄, 아연, 마그네슘 및 구리 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 확산층은 15~400μm 범위에서 생성되고, 상기 화합물층은 1~25μm 범위에서 생성되며, 상기 침류층은 1~5μm 범위에서 생성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법은 침류질화처리와 숏 피닝 프로세스를 결합하여 다이캐스팅 금형에 수행할 수 있고, 이를 통하여 다이캐스팅 금형의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리에 의해 생성된 층을 설명하기 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리의 수행 조건을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합표면처리를 적용한 다이캐스팅 금형의 강도를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법은, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계(S110)와, 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계(S120)와, 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계(S130)와, 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple), 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 다이캐스팅 금형을 준비할 수 있다(S110). 다이캐스팅 금형은 알루미늄, 아연, 마그네슘 및 구리 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
다이캐스팅 금형은 단시간 내에 가열과 냉각이 반복되는 환경에 놓여 있으므로 이로 인하여 발생되는 heat check와 금속용탕과의 반응에 의한 용손이 금형의 수명을 단축시키는 주요 원인으로 알려져 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고내열성 금형재료를 사용하거나 표면에 내열재료를 코팅하는 방법 등이 있으나 보다 효과적이고 시간과 비용을 절약할 수 있는 방법이 필요하다.
다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행할 수 있다(S120). 다이캐스팅 금형에 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)을 수행할 수 있다.
담금질은 고온으로 가열시킨 금속을 급랭하여 변형을 저지함으로써 높은 강도나 그 외의 성질을 얻는 것으로, 다이캐스팅 금형을 변태점 이상의 적당한 온도로 가열한 후, 적당한 담금질제 속에서 급속히 냉각시킬 수 있다.
뜨임은 금속을 담금질하면 경도는 커지나 메지기 쉬우므로 이를 적당한 온도로 재가열했다가 공기 속에서 냉각, 조직을 연화, 안정시켜 내부 응력(力)을 감소시키면서 강인성을 부여하기 위한 것이다. 따라서, 다이캐스팅 금형을 담금질한 후, 온도가 내려감에 따라 일어날 변화를 급랭(急冷)함으로써 일부 또는 전부를 저지하고, 다시 비교적 낮은 온도로 적당한 시간 가열하여 저지해 놓은 변화를 임의의 상태까지 진행시킬 수 있다.
다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행할 수 있다(S130). 침류질화는 금속표면에 질소를 침투시켜서 표면을 경화하는 방법으로, 높은 표면경도, 내마모성과 흠집에 대한 저항성(antigalling), 피로수명증진, 내식성(스테인리스 경우는 예외), 내열성 및 질화온도 이상의 온도에서 사용시 열에 의한 표면의 연화 저항성 등을 얻을 수 있다.
상세하게는, Al, Cr, V, W, Mo 중 적어도 하나를 질화강으로 사용하여 침류질화를 수행할 수 있다.
Mo은 질화온도에서 안정한 질화물을 형성하기 때문에 질화물을 형성할 뿐만 아니라 질화온도에서의 취성을 감소시켜 주는데 기여할 수 있다.
Al 은 가장 강력한 질화물 형성 원소로 최상의 질화결과를 나타낼 수 있다. 보다 상세하게는, Al은 매우 높은 경도의 내마모성이 좋은 질화층을 생성시킬 수 있으나, 이러한 질화층은 전성이 작을 수 있다.
Al을 질화강으로 선택할 때에는 이점에 유의해야 하는데 반대로 저합금 Cr은 상당히 전성이 크나 경도가 낮은 질화층을 생성시킬 수 있다. 따라서, Cr은 높은 단위 하중 하에서의 심한 충격에 대한 용도에 잘 적용될 수 있는 높은 심부강도와 표면경도의 조화를 이룰 수 있다.
또한, V 은 경화깊이 증대에 큰 효과를 나타낼 수 있다.
따라서, Al은 표면경도 향상에는 유효하지만 경화깊이 증대에는 도리어 역효과를 미칠 수 있고, Cr 은 표면경도와 깊이 향상에 모두 기여할 수 있다. 즉, 경화층 깊이 증대에는 Cr 또는 V 을 첨가하는 것이 좋다. 예를 들어, Cr을 1.0% 이상 첨가하고, V를 0.1% 이상 첨가할 수 있다.
다만, 탄소강은 박리되기 쉬운 고도로 취약한 질화층을 형성시키며, 확산층 내에서의 경도증가도 작기 때문에, 합금되지 않은 탄소강은 질화에 적합하지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리에 의해 생성된 층을 설명하기 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리의 수행 조건을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리에 의해 생성된 층은 확산층, 화합물층, 침류층으로 구분할 수 있다. 여기서, 질화층은 확산층과 화합물층을 의미할 수 있다.
다이캐스팅 금형을 모재(210)로 하고, 모재 상에 확산층(220), 화합물층(230) 및 침류층(240)이 형성될 수 있다.
확산층(Diffusion Layer)(220)은 질소 이온이 확산되어 질소 확산층 내에 형성된다. 확산층(220)은 가스 혼합비, 처리 온도, 처리 시간 등에 의해 영향을 받으나, 그 중 확산층의 두께가 증가하는데는 처리 시간이 큰 영향을 미친다. 확산층(220)의 형성에 의해 다이캐스팅 금형의 피로 특성을 향상시킬 수 있다.
화합물층(Compound Layer)(230)은 백층(White layer)이라고도 하며, 복합층으로 형성되어 내부의 자체 응력으로 인하여 균열이 생기기 쉽다.
침류층(240)은 침류질화 시 최표면에 생기는 유화물층(Sulfide layer)이다. 침류층(240)은 질화층보다 경도는 좀 떨어지지만, 흑연처럼 조밀육방격자구조(hcp)를 가지기 때문에 두 면이 서로 접촉할 때 고체 윤활제로써 역할을 하여 내마모성과 내소착성에 현저한 효과를 가질 수 있다.
예를 들어, 황화수소(H2S) 또는 이황화탄소(CS2) 등 S(황)을 함유하는 기체, 액체 및 고체를 침류 요소로 사용할 수 있다.
또한, 확산층(220)은 15~400μm 범위에서 생성되고, 화합물층(230)은 1~25μm 범위에서 생성되며, 침류층(240)은 1~5μm 범위에서 생성될 수 있다.
보다 상세하게는, 확산층(220)이 30~100μm 범위, 화합물층(230)이 3μm 이하 범위, 침류층(240)이 1~3μm 범위에 있는 경우, 히트체크 특성이 주요한 특성이 된다. 또한, 확산층(220)이 70~150μm 범위, 화합물층(230)이 2~6μm 범위, 침류층(240)이 1~3μm 범위에 있는 경우, 침식 특성이 주요한 특성이 된다. 그리고, 확산층(220)이 120~400μm 범위, 화합물층(230)이 10~25μm 범위, 침류층(240)이 2~5μm 범위에 있는 경우, 용손 특성이 주요한 특성이 된다.
도 3을 참조하면, 침류질화를 수행하는 단계는 450~600℃에서 수행될 수 있다. 즉, NH3 가스는 450～600℃에서 2NH3←3H2 + 2N 과 같은식에 의한 해리로 인하여 질소(N)를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 침류질화처리는 복합 질화의 침투/확산 처리 기술을 이용하여 확산층(220), 화합물층(230) 및 침류층(240)을 제어함으로써 질화물 및 유화물의 상승효과에 의해 다이캐스팅 금형의 내구성을 향상시킬 수 있고, 이를 통하여 다이캐스팅 금형의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast)를 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합표면처리를 적용한 다이캐스팅 금형의 강도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중에서 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다(S140).
숏 피닝은 경화된 작은 쇠구슬을 피가공물에 고압으로 분사시켜 표면의 강도를 증가시킴으로써 기계적 성능을 향상시키는 가공법이다.
숏 피닝은 부품의 피로 강도를 향상시켜 수명 특성의 개선을 도모할 수가 있다. 숏 피닝은 스프링, 기어, 차축 등의 피로 수명 개선을 위해 사용할 수 있다. 숏의 재료로는 칠드 주철, 가단 주철, 주강 및 커트와이어를 사용할 수 있으며, 유리와 구리 재료의 소립을 사용할 수도 있다.
보다 상세하게는, 숏이라고 하는 강제의 작은 알갱이를 다이캐스팅 금형의 표면에 20～50㎝/sec의 속도로 다수 분사시켜 냉간 가공을 수행할 수 있다. 숏 피닝을 한 다이캐스팅 금형의 표면은 표면 경화에 의하여 표면층의 약 0.3㎜까지 압축 잔류응력이 발생할 수 있다.
그리고, 숏-피닝에서 아크하이트는 0.3인 것이 바람직하다.
또한, 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계(S140)는, 다이캐스팅 금형에 대한 1차 숏 피닝(아크하이트 0.3이상)을 수행하는 단계와, 다이캐스팅 금형에 대한 2차 딤플(Rz15~30)을 수행하는 단계와, 다이캐스팅금형에 대한 3차 마이크로 브라스트처리 단계를 포함할 수 있다.
여기서 딤플은 다이캐스팅 금형에 대하여 표면조도 또는 표면거칠기를 형성하여 주는 것이다. 그리고, 딤플에서의 표면조도 Rz는 15 내지 30인 것이 바람직하다.
아울러 마이크로 블라스트는 다이캐스팅 금형에 대하여 표면을 매끄럽게 다듬어 주는 것을 말한다.
한편 본 발명에 따른 다른 실시예로, 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계와, 상기 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계와, 상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계 및 상기 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 숏-피닝을 먼저 수행하고, 침류질화를 나중에 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합표면처리는,
실시예 1) 침류질화 + 숏 피닝
실시예 2) 침류질화 + 숏 피닝 + 딤플 + 마이크로브라스트
실시예 3) 숏 피닝 + 딤플 + 마이크로 브라스트 + 침류질화
실시예 4) 1차 숏 피닝 + 침류질화
등과 같이 복합적으로 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합표면처리를 적용한 다이캐스팅 금형(SKD61)의 경화심도를 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법은 침류질화처리와 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나의 프로세스를 결합하여 다이캐스팅 금형에 수행할 수 있고, 이를 통하여 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다. 특히, 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple)은 다이캐스팅 내 용탕의 유동성 향상, 내 히트체크성 향상, 내 용손성 향상 및 주조 제품의 소착 방지 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 모재 220: 확산층
230: 화합물층 240: 침류층

Claims (8)

  1. 다이캐스팅 금형을 준비하는 단계;
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계;
    상기 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계;를 포함하거나,
    다이캐스팅 금형을 준비하는 단계;
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 전처리를 수행하는 단계;
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅 금형의 표면에 확산층, 화합물층 및 침류층을 생성하도록 하는 침류질화를 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏-피닝(short peening), 딤플(Dimple) 및 마이크로 브라스트(Micro blast) 중 적어도 하나를 수행하는 단계는,
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏 피닝을 수행하는 단계;
    상기 다이캐스팅 금형에 대한 숏 피닝 및 딤플을 수행하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅금형에 대한 숏 피닝, 딤플 및 마이크로 브라스트(Micro blast)을 수행하는 단계 중에서 어느 하나를 수행하며, 상기 침류질화를 수행하는 단계와 연계하여 상기 다이캐스팅 금형에 대한 복합표면처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전처리를 수행하는 단계는,
    상기 다이캐스팅 금형에 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)을 수행하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 침류질화를 수행하는 단계는,
    450~600℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 침류질화를 수행하는 단계는,
    Al, Cr, V, W 및 Mo 중 적어도 하나를 질화강으로 사용하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 침류질화를 수행하는 단계는,
    황을 함유하는 기체, 액체 및 고체 중 어느 하나를 침류 요소로 사용하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이캐스팅 금형은,
    알루미늄, 아연, 마그네슘 및 구리 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산층은 15~400μm 범위에서 생성되고,
    상기 화합물층은 1~25μm 범위에서 생성되며,
    상기 침류층은 1~5μm 범위에서 생성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형과 그 관련 부품의 수명 향상을 위한 복합표면처리 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116463483A (zh) * 2023-03-29 2023-07-21 宁波北仑博优模具技术有限公司 一种压铸模具表面的喷丸强化方法
KR102586531B1 (ko) * 2023-04-06 2023-10-11 (주)동아진공열처리 금형 슬리브 표면처리방법
KR102598184B1 (ko) 2023-05-31 2023-11-06 금성열처리 주식회사 다이캐스트 금형을 위한 질화처리장치 및 이를 이용한 재질화방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246770A (ja) * 1999-03-04 2000-09-12 Honda Motor Co Ltd 樹脂成形用金型
JP2006028584A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Hitachi Metals Ltd 冷間加工用金型
JP2014210979A (ja) * 2008-02-15 2014-11-13 デイトン プログレス コーポレイションＤａｙｔｏｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 工具鋼を熱機械処理する方法および熱機械処理された工具鋼から作られた工具

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246770A (ja) * 1999-03-04 2000-09-12 Honda Motor Co Ltd 樹脂成形用金型
JP2006028584A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Hitachi Metals Ltd 冷間加工用金型
JP2014210979A (ja) * 2008-02-15 2014-11-13 デイトン プログレス コーポレイションＤａｙｔｏｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 工具鋼を熱機械処理する方法および熱機械処理された工具鋼から作られた工具

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116463483A (zh) * 2023-03-29 2023-07-21 宁波北仑博优模具技术有限公司 一种压铸模具表面的喷丸强化方法
KR102586531B1 (ko) * 2023-04-06 2023-10-11 (주)동아진공열처리 금형 슬리브 표면처리방법
KR102598184B1 (ko) 2023-05-31 2023-11-06 금성열처리 주식회사 다이캐스트 금형을 위한 질화처리장치 및 이를 이용한 재질화방법
KR20230157905A (ko) 2023-05-31 2023-11-17 금성열처리 주식회사 다이캐스트 금형을 위한 질화처리장치 및 이를 이용한 재질화방법
KR20230157906A (ko) 2023-05-31 2023-11-17 금성열처리 주식회사 다이캐스트 금형을 위한 질화처리장치 및 이를 이용한 재질화방법

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