KR101965225B1 - 티타늄 부품의 무전해 연마방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료기 및 반도체, 자동차 등등의 부품에 사용되는 티타늄은 바렐 연마, 빠우 및 전해연마로 표면 버 제거, 광택을 낼 수 있지만 티타늄 무전해 연마를 하게 되면 바렐 연마, 빠우 연마 와 전해연마의 단점인 소구경의 내경 연마, 밴딩 된 파이프의 내경 연마가 가능하며, 제품 표면의 바렐석 가루의 흡착, 바렐 석의 낌 등을 방지할 수 있으며, 종래의 전해연마는 전기를 사용하기 때문에 전기 특성상 소구경 및 밴딩 된 내경의 일정한 연마가 불가능하지만, 무전해 연마를 이용하면, 전체적으로 고른 연마가 가능하도록 한 티타늄 부품의 무전해 연마방법에 관한 것으로서, 티타늄 부품을 알카리 수용액 및 계면활성제에 담구어 표면에 강하게 부착되어 있는 유기물을 티타늄 부품의 표면에서 화학반응으로 용해하고 녹여내는 처리를 하면서 표면에 잔존하는 이물질들을 제거하는 전 처리단계와; 상기 전 처리단계 후의 티타늄 부품을 온도 30℃~60℃의 물 100중량부에, 불산계의 산 2~50 중량부와, 농도 67%의 질산 3~50 중량부 및 광택제 3~50 중량부를 혼합하여 조성된 무전해 연마액에 30초~5분간 침지하여 반응시키는 무전해 연마단계와; 상기 무전해 연마단계 후의 티타늄 부품을 수산화칼슘 50g/L에 넣어 처리하는 중화단계와; 상기 중화단계 후 티타늄 부품을 물로 씻어 내는 수세단계; 및 상기 수세단계 후, 티타늄 부품을 상온에서 건조하는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

티타늄 부품의 무전해 연마방법{NON-ELECTROLYSIS POLISHING METHOD OF TITANIUM PARTS}

본 발명은 티타늄 부품의 무전해 연마방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 의료기 및 반도체, 자동차 등등의 부품에 사용되는 티타늄은 바렐 연마, 빠우 및 전해연마로 표면 버 제거, 광택을 낼 수 있지만 티타늄 무전해 연마를 하게 되면 바렐 연마, 빠우 연마 와 전해연마의 단점인 소구경의 내경 연마, 밴딩 된 파이프의 내경 연마가 가능하며, 제품 표면의 바렐석 가루의 흡착, 바렐 석의 낌 등을 방지할 수 있으며, 종래의 전해연마는 전기를 사용하기 때문에 전기 특성상 소구경 및 밴딩 된 내경의 일정한 연마가 불가능하지만, 무전해 연마를 이용하면, 전체적으로 고른 연마가 가능하도록 한 티타늄 부품의 무전해 연마방법에 관한 것이다.

대한민국 특허출원 제2011-0087309호에 개시된 바와 같이, 일반적으로, 전해연마(Electro polishing)는, 전해액에 용해되는 금속 제품을 양극(Anode)으로 사용하고, 전해액에 불용성인 금속을 음극(Cathode)으로 사용하여, 상기 양극과 음극 사이에 전압을 인가함으로써, 금속 제품의 표면에서 전기분해를 일으켜, 금속 제품의 표면을 연마하는 방법이다.

전해연마를 이용하여 금속 제품을 연마하기 위해서는, 전해조에 전해액(電解液)을 채우고, 연마하고자 하는 금속 제품, 즉 반도체 장비에 소요되는 진공볼트를 양극으로 설치하고, 전해액에 용해하지 않는 음극을 설치한 다음, 상기 양극과 음극 사이에 직류 전원을 인가한다. 전해연마에 있어서, 금속제품이 전해액에 쉽게 용해되지 않는 조건에서도, 전류를 인가하면, 금속 제품이 강제적으로 조금씩 용해된다.

전해연마가 진행되면, 양극으로부터 용해된 금속이온을 다량 함유한 고점도 액체층(점성층)이 양극을 둘러싼다.

금속이온으로 포화된 점성층에서는, 더 이상 금속이 용해되지 않고, 높은 양극 전위를 형성하므로, 산소와 활발히 결합하여, 산화물 피막을 형성한다. 이때, 용해된 금속이온은 금속 표면의 오목한 부분에 주로 축적되며, 오목한 부분에서는 금속이온의 이동과 확산이 적어, 전기가 잘 통하지 않으므로, 금속이 용해되지 않는다. 반면, 금속 표면의 볼록 부분에서는, 금속 이온층이 얇게 형성되므로, 전류가 집중되어, 금속 표면을 쉽게 용해시켜, 전체적으로 제품 표면이 평활하게 된다.

그러나 전해연마는 고전류 밀도 부위와 저전류 밀도 부위의 연마상태와 치수변화에 많은 영향을 주기 때문에, 의료기나 반도체용 볼트와 같이 정밀가공을 요하는 부품에 사용이 곤란한 바, 전해 연마의 단점인 소구경, 및 밴딩된 내경의 연마가 불가능하다. 즉 전해연마는 전기를 쓰기 때문에 전기 특성상 전체적인 일정한 연마가 불가능하다는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 요망에 부응하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 소구경의 내경 연마, 벤딩 내경연마 및 표면의 바렐석 가루의 흡착, 바렐석의 낌 등을 방지할 수 있도록 한 티타늄 부품의 무전해 연마방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 티타늄 부품의 무전해 연마방법은, 티타늄 부품을 알카리 수용액 및 계면활성제에 담구어 표면에 강하게 부착되어 있는 유기물을 티타늄 부품의 표면에서 화학반응으로 용해하고 녹여내는 처리를 하면서 표면에 잔존하는 이물질들을 제거하는 전처리단계와; 상기 전처리단계 후의 티타늄 부품을 온도 30℃이상의 물 100중량부에, 불산계의 산 2~50 중량부와, 농도 67%의 질산 3~50 중량부 및 광택제 3~50 중량부를 혼합하여 조성된 무전해 연마액에 30초~5분간 침지하여 반응시키는 무전해 연마단계와; 상기 무전해 연마단계 후의 티타늄 부품을 수산화칼슘 50g/L에 넣어 처리하는 중화단계와; 상기 중화단계 후 티타늄 부품을 물로 씻어 내는 수세단계; 및 상기 수세단계 후, 티타늄 부품을 상온에서 건조하는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 불산계의 산은 순도 90~98% 산성불화암모늄 분말인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 티타늄 부품의 무전해 연마방법에 의하면, 의료기 및 반도체, 자동차 등등의 부품에 사용되는 티타늄은 바렐 연마, 빠우연마 및 전해연마로 표면 버 제거, 광택을 낼 수 있지만 티타늄 무전해 연마를 하게 되면 바렐 연마와 전해연마의 단점인 소구경의 내경 연마 및 표면의 바렐석의 가루의 흡착, 바렐 석의 낌 등을 방지할 수 있으며, 종래의 전해연마는 전기를 사용하기 때문에 전기 특성상 소구경 및 밴딩된 내경의 일정한 연마가 불가능하지만, 무전해 연마를 이용하면, 전체적으로 고른 연마가 가능한 효과를 가지고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

[실시예]

본 발명의 제1실시예에 의한 티타늄 무전해 연마방법은, 전처리단계와, 무전해 연마단계와, 중화단계와, 수세단계와, 건조단계로 이루어진다.

상기 전처리단계에서는 티타늄으로 된 연마대상부품(이하, "티타늄 부품"이라 한다)을 알카리 수용액 및 계면활성제에 담구어 표면에 강하게 부착되어 있는 유기물을 티타늄 부품의 표면에서 화학반응으로 용해하고 녹여내는 처리를 하면서 표면에 잔존하는 이물질들을 제거한다.

상기 전처리단계 후 무전해 연마단계가 수행된다.

상기 무전해 연마액은 온도 30℃~60℃의 물 100중량부에, 순도 90~98%의 산성불화암모늄 분말 2~50 중량부와, 농도 60~75%의 질산 3~50 중량부 및 광택제 3~50 중량부를 혼합하여 조성된다.

상기 산성불화암모늄 분말은 불산계의 산의 일종이다.

상기와 같이 조성된 무전해 연마액에 티타늄 부품을 30초~5분간 침지하여 반응시킨다. 화학 반응을 촉진하도록 화학 연마액에 대한 교반이 수반된다.

다음, 무전해 연마단계 후의 티타늄 부품을 수산화칼슘 50g/L에 넣어 처리하는 중화단계가 수행된다.

상기 중화단계 후 수세단계가 수행된다. 수세단계란 티타늄 부품을 물로 씻어 내는 단계이다. 이 수세단계 후, 티타늄 부품을 상온에서 건조하게 된다(건조단계).

[비교예 1]

하기의 그림 1은 무전해 연마전 버가 있는 볼트를 도시한 사진이다.

[그림 1]

하기 그림 2는 무전해 연마후의 티타늄 부품을 도시한 사진이다.

[그림 2]

상기 그림 2의 사진을 보면 티타늄 부품에 버가 제거된 것을 볼 수 있다.

[비교예 2]

하기 그림 3은 티타늄 바렐 연마 사진이다.

[그림 3]

바렐 연마는 위 부품에서 보는 바와 같이, 나사산이 뭉게 지고, 나사산 안쪽에는 연마가 안 되며, 머리 부분 홀 안쪽은 연마가 잘 되지 않고 있으며, 표면에 광택이 나지 않는 것을 볼 수 있다.

다음 그림 4는 티타늄 무전해 연마한 티타늄 부품을 도시한 사진이다.

[그림 4]

위의 그림 4와 같이, 티타늄 무전해 연마는 화학 액으로 연마하기 때문에 전체적인 균일한 연마가 가능한 바, 나사산이 뭉게 지지 않고, 나사산 안쪽에 연마된 것이 보이며, 표면에 밝은 광택이 나는 것을 볼 수 있다.

[비교예 3]

하기 그림 5는, 티타늄 의료부품의 무전해 연마 전(좌측사진), 후(우측사진)의 사진이다.

[그림 5]

위의 그림 5에서 보는 바와 같이, 미세한 홀을 가공 시 홀의 내경에 버가 존재하나 이를 무전해연마를 하게 되면 전체적으로 균등하게 연마되어 미세한 홀의 내경에 버가 제거되고, 균일한 뚜께로 연마되는 것을 볼 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 티타늄 무전해 연마는 티타늄 부품에 제품에 광택을 요하거나 표면 및 홀 내경의 이물질과 미세한 버를 제거하기 위하여 행하는 공정으로, 고광택을 요하는 외장재 쪽에 많이 이용되며, 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문에 두꺼운 제품이나 얇은 제품, 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마 시 항상 주의를 요하며, 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야 고품질을 보장할 수 있다.

또한, 의료기 및 반도체, 자동차 등등의 부품에 사용되는 티타늄은 바렐 연마 및 전해연마로 표면 버 제거, 광택을 낼 수 있지만 티타늄 무전해 연마를 하게 되면 바렐 연마와 전해연마의 단점인 소구경의 내경 연마 및 표면의 바렐석의 가루의 흡착, 바렐 석의 낌 등을 방지할 수 있으며, 종래의 전해연마는 전기를 사용하기 때문에 전기 특성상 소구경 및 밴딩된 내경의 연마가 불가능하지만, 무전해 연마를 이용하면, 전체적으로 고른 연마가 가능하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

Claims (2)

1. 티타늄 부품을 알카리 수용액 및 계면활성제에 담구어 표면에 강하게 부착되어 있는 유기물을 티타늄 부품의 표면에서 화학반응으로 용해하고 녹여내는 처리를 하면서 표면에 잔존하는 이물질들을 제거하는 전 처리단계와;
   상기 전 처리단계 후의 티타늄 부품을 온도 30℃~60℃의 물 100중량부에, 불산계의 산 2~50 중량부와, 농도 67%의 질산 3~50 중량부 및 광택제 3~50 중량부를 혼합하여 조성된 무전해 연마액에 30초~5분간 침지하여 반응시키는 무전해 연마단계와;
   상기 무전해 연마단계 후의 티타늄 부품을 수산화칼슘 50g/L에 넣어 처리하는 중화단계와;
   상기 중화단계 후 티타늄 부품을 물로 씻어 내는 수세단계; 및
   상기 수세단계 후, 티타늄 부품을 상온에서 건조하는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 티타늄 부품의 무전해 연마방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 불산계의 산은 순도 90~98%의 산성불화암모늄 분말인 것을 특징으로 하는 티타늄 부품의 무전해 연마방법.