KR102157268B1 - 금형의 증착 후처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 표면에 금속타겟물질을 진공증착방법으로 증착한 후, 그 증착면을 후처리하는 금형의 증착 후처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금형의 증착 후처리 방법은 금형을 가공한 후, 열처리한 다음, 증착한 후, 그 금형의 증착층(10) 표면을 마이크로블라스팅으로 마이크로 분사제(20)를 고압 분사하여 후처리하는 것을 특징으로 하는 금형의 증착 후처리 방법.

Description

금형의 증착 후처리 방법{After treatment method of metal mold}

본 발명은 금형의 표면에 금속타겟물질을 진공증착방법으로 증착한 후, 그 증착면을 후처리하는 금형의 증착 후처리 방법에 관한 것이다.

자동자 경량화 부품용 고장력 강판 성형용 금형의 경우, 그 금형은 공작기계에서 금형을 가공한 다음, 그 금형을 열처리 후, 그 금형의 표면에 금속타켓물질을 증착한 다음, 그 증착면을 보존하기 위해 별다른 후처리를 하지 않고 사용하는 것이 일반적이다.

그러나 증착공정을 거친 금형의 표면에 별다른 후처리를 하지 않게 되면, 증착시 금속타켓물질이 이온화되어 미립자형태로 증착되지 않고, 열에 의해 금속타켓물질이 작은물방울형태로 용융된 금속방울이 증착되는 용적현상에 의해 표면의 조도가 매끄럽지 않은 문제점이 있었으며, 이러한 문제점은 성형시 증착면의 윤활성을 떨어트려 마찰에 의해 박막이 쉽게 짖어지거나, 벗겨지는 문제점이 있었다.

또한, 금형 증착층은 반복된 성형의 물리적 충격에 의해 피로균열이 발생하고, 이에 의해 조직의 피로강도저항력이 저하되어 결과적으로 균열의 발생이 쉬워지는 문제점도 있었다.

한편, 금형을 증착한 후, 그 증착표면을 파우더 등를 이용한 양모형 브러시로 광택하는 경우도 있었으나, 그 광택작업이 수작업에 의존하는 것이라 표면 조도가 일정하지 않음은 물론 광택작업만으로는 용적에 의한 용융금속방울을 제거할 수 없으며, 이에 의해 성형시 종래 금형 증착층의 찢어짐, 벗겨짐, 균열 등의 문제점이 개선되지 않고 있는 실정이었다.

참고로, 하기의 선행기술문헌은 특허정보넷 키프리스를 통해 "증착*후처리"를 키워드로 하여 검색된 최근의 선행기술문헌을 등재한 것으로, 하기의 선행기술문헌을 참고하여 본 발명에 관한 기술분야와 배경기술 및 그 발전상태를 파악할 수 있을 것이다.

특허등록공보 제10-0098702호

본 발명은 배경기술에서 언급한 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 특히 증착공정을 거친 금형의 표면에 대한 질을 개선하여 성형시 금형 증착층의 찢어짐, 벗겨짐 및 균열을 발생 등을 현저하게 저감되게 하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 금형을 가공한 후, 열처리한 다음, 증착한 후, 그 금형의 증착층 표면을 마이크로블라스팅으로 마이크로 분사제를 고압 분사하여 후처리하는 것을 제안한다.

본 발명에 따르면, 마이크로블라스팅에 의한 마이크로 분사제의 표면분사에 의해 증착공정에 의해 발생하는 용융된 금속방울을 용이하게 제거할 수 있음은 물론 균등하고 미세하며 정밀한 표면연마로 표면조도를 급격하게 향상하여 윤활성을 증대시킬 수 있고, 이에 의해 성형시 금형 증착층에 대한 찢어짐과 벗겨짐을 현저하게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 블라스팅에 의한 물리적인 충격을 증착층의 표면에 연속적으로 가함으로써 그에 의한 압축잔류응력을 부가하여 증착층에 대한 피로강도저항력을 향상시킬 수 있고, 이에 의해 성형반복으로 유발되는 피로균열의 발생을 억제하여 결과적으로 증착증에 대한 균열의 발생을 현저하기 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 공정을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 후처리방법을 나타낸 예시도
도 3은 본 발명의 또 다른 후처리방법을 나타낸 예시도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 다만, 첨부된 도면은 요부에 관한 설명의 편의를 위해 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수 있고, 설명에 사용되는 용어 및 명칭은 사전적인 의미가 아닌 구성의 형상이나 작용, 역할 등에 의해 함축적으로 정해질 수 있으며, 위치에 관한 설명은 특별한 언급이 없는 한 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 선등록된 공지기술 및 통상적 기술에 대한 구체적인 설명은 요지를 흐릴 수 있어 생략 또는 간단한 부호나 명칭으로 대체한다.

이하, 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 금형을 가공한 후, 열처리한 다음, 증착한 후, 그 금형의 증착층 표면을 마이크로블라스팅으로 마이크로 분사제를 고압 분사하여 후처리하는 것을 제안한다.

도시되어 있지는 않지만, 상기 금형의 후처리에 사용되는 마이크로블라스팅은 사이클론형태의 용기에 분사제가 저장되고, 그 사이클론용기의 출구가 컴프레셔의 관로에 이젝터방식으로 연결되어 에어건으로 공급되거나, 에어건의 내부에 이젝터방식으로 연결되어 공급되며, 그 에어건을 이용하여 챔버 내 턴테이블 상에서 회전하는 금형 또는 이송하는 금형의 표면에 마이크로블라스팅기법으로 후처리공정을 수행할 수 있다.

이렇게 하면, 증착층의 표면 연마와 물리적 충격에 의해 본 발명에 따른 효과를 얻을 수 있음은 물론 그 블라스팅공정을 쉽고 간편하게 수행할 수 있으며, 연마두께를 균등하고 정밀하게 연마할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도2을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 금형 증착층(10)의 표면에 분사되는 마이크로블라스팅 분사제(20)는 입자크기 1~10㎛의 세라믹으로 이루어진 분사제를 사용하는 것을 제안한다.

이렇게 하면, 짧은 시간 안에 최소한의 두께로 증착층의 표면을 정밀하게 연마할 수 있음은 물론 증착층이 훼손되지 않을 정도의 물리적인 충격을 연속적으로 주어 압축잔류응력의 부가가 쉬우면서 안전하게 부가할 수 있는 효과가 있다.

상기에서 세라믹 분사제는 점토 분말을 고온에서 가공 성형하여 제조할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 세라믹은 그릿형태의 세라믹 분사제로 만들어질 수 있는데, 이 세라믹 분사제를 세라믹 입자끼리 마찰시키면 구체형태로 이루어지는 세라믹 볼을 제조할 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 금형 증착층의 표면은 상술한 구체형태로 이루어지는 세라믹 볼을 적용하여 표면 처리하는 것이 더욱 바람직하다.

이렇게 하면, 증착층의 표면을 고도로 매끄럽게 할 수 있음은 물론 연마두께를 최소화할 수 있고, 더욱더 안전하게 압축잔류응력의 부가할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기한 제조과정에서 만들어지는 분사제는 1~10㎛의 세라믹 볼과, 1㎛ 이하의 그릿형태의 세라믹 분사제와, 10~100㎛의 그릿형태의 세라믹 분사제로 선별한 다음, 하기와 같은 방식으로 사용하는 것으로 제안한다.

이하, 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 방법으로서, 금형의 증착 후처리에 사용되는 마이크로블라스팅은 금형 증착층(10)의 표면에 10~100㎛의 그릿형태의 세라믹 분사제(30)를 분사하여 금형의 표면을 청소하는 청소단계; 상기 청소단계를 거친 금형의 표면에 1~10㎛의 구체형태의 세라믹 볼(40)을 분사하여 표면을 연마하는 연마단계; 상기 연마단계를 거친 표면에 1~10㎛의 구체형태의 세라믹 볼(40)로 표면에 마찰시키는 마찰단계; 상기 마찰단계를 거친 표면에 1㎛ 이하의 그릿형태의 세라믹 분사제(50)를 분사하여 표면을 마감하는 마감단계;로 처리하는 것을 제안한다.

상기에서 청소단계는 증착과정에서 생기는 용적현상에 의한 용융금속방울(A)을 제거하는 역할을 하고, 연마단계는 청소단계에서 거칠어진 표면의 조도를 구체형태의 세라믹 볼로 매끄럽게 형성하는 역할을 하며, 마찰단계는 연마단계에서 형성된 매끄러운 표면에 구체형태의 세라믹 볼로 마찰시켜 매끄러운 표면을 더욱더 매끄럽게 하여 표면 조도를 극대화하는 역할을 하고, 마감단계는 마찰단계에서 형성된 더욱더 매끄러운 표면을 세라믹 분사제의 제조과정 중에 생성되는 미립자 형태의 그릿형태의 세라믹 분사제로 마감하여 광택을 형성함으로써 매끄러운 표면을 더욱더 매끄럽게 하여 궁극의 광택면을 형성하는 역할을 한다.

도시하지 않았지만, 상기한 마찰단계의 일 예로, 금형의 증착층 표면에 구체형태의 세라믹 볼을 일정두께만큼 피복한 다음, 그 피복층 위에 일정두께를 가진 쿠션제를 적층한 후, 그 쿠션제 위해 상판은 얹은 다음, 상판 또는 금형을 좌우로 미세 진동시키는 방식으로 마찰시킬 수 있다.

이렇게 하면, 도2에 비해 증착층의 표면 조도를 더욱더 극단적으로 매끄럽게 할 수 있음은 물론 넓음 범위로 내성을 갖는 압축잔류응력을 부가할 수 있으며, 연마두께를 최소화하면서 균등하고 정밀하게 연마할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에서 제안한 구성의 응용을 설명을 하면 다음과 같다.

본 발명은 본 발명에서 추구하고자 하는 구성의 원리와 그 원리의 이해를 돕고자 본 발명의 구성과 그 구성에 포함되는 구체적인 구성요소를 도면화하고 그 도면을 기반으로 하여 설명을 한 것이며, 본 발명에 포함되는 구성 및 그 구체적인 구성요소는 추구하고자 하는 원리를 감안하여 구조, 형태, 모양, 배치, 방향, 수량이 결정되며 이를 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있을 것이다. 본 발명에서 제시한 구성 및 그 구체적인 구성요소는 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명에서 얻고자 하는 효과와 그 효과로부터 더 나은 효과를 얻기 위해 어떠한 원리를 적용하는 것이 가장 바람직한 것인지를 예시한 것이다. 이에 따라서 본 발명은 상술한 구성들을 모두 포함하여 본 발명은 완성하는 것이 가장 바람직하나, 원가절감, 제조의 편의성, 환경조건 또는 필요에 따라 상기에서 설명한 구성 중 일부를 선택 또는 배제하여 완성할 수 있고, 하나 또는 일부의 구성을 따로 떼어내어 다른 구성과 병행하여 완성할 수도 있다. 그리고 상기에서 설명한 각 구성은 원리, 용도, 기능, 역할, 작용, 효과 등을 감안하여 이 기술분야가 아닌 다른 기술분야에 독립적으로 적용될 수 있다. 이를 기반으로 하여 본 발명은 아래와 같이 본 발명의 청구항을 가능한 포괄하는 범위로 특정하여 청구하였으며, 이를 통하여 통상의 기술자는 다양하게 수정, 변경하여 사용할 수 있을 것이다.

이상으로, 본 발명의 설명을 모두 마치며, 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 기술자라면 상술한 구체적인 내용을 통해 본 발명에서 추구하고자 하는 요지를 충분히 파악할 수 있을 것으로 보이고, 도시는 되어 있지만 설명하지 않은 부분에 대한 작용효과도 충분히 유추 가능할 것이라 보인다. 이에 통상의 기술자라면 본 발명에서 언급한 내용을 기반으로 이 기술분야의 다양하게 수정 및 변경하여 적용할 수 있을 것이며 이로 인해 이 기술분야의 발전은 물론 사용상의 효율성을 더욱더 증대시킬 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 자동차 경량화 부품용 고장력 강판 성형용 금형의 제조시 그 금형을 가공한 후, 열처리한 다음, 그 금형의 표면에 타켓을 증착한 후, 그 금형의 증착층(10) 표면을 마이크로블라스팅으로 마이크로 분사제(20)를 고압 분사하여 후처리 하는 것을 포함하고,
   상기 분사제(20)는 점토 분말을 고온에서 가공 성형한 그릿형태의 세라믹 분사제를 입자끼리 마찰시켜 구체형태의 세라믹 볼을 제조하고, 그 제조과정에서 만들어지는 분사제를 1~10㎛의 세라믹 볼과, 1㎛ 이하의 그릿형태의 세라믹 분사제와, 10~100㎛의 그릿형태의 세라믹 분사제로 선별하는 것을 포함하고,
   상기에서 선별된 분사제를 금형 증착층(10)의 표면에 10~100㎛의 그릿형태의 세라믹 분사제(30)를 분사하여 금형의 표면을 청소하는 청소단계; 상기 청소단계를 거친 금형의 표면에 1~10㎛의 구체형태의 세라믹 볼(40)을 분사하여 표면을 연마하는 연마단계; 상기 연마단계를 거친 표면에 1~10㎛의 구체형태의 세라믹 볼(40)로 표면에 마찰시키는 마찰단계; 상기 마찰단계를 거친 표면에 1㎛ 이하의 그릿형태의 세라믹 분사제(50)를 분사하여 표면을 마감하는 마감단계;로 처리하는 것을 포함하며,
   상기 마찰단계는 금형의 증착층 표면에 구체형태의 세라믹 볼을 일정두께만큼 피복한 다음, 그 피복층 위에 일정두께를 가진 쿠션제를 적층 한 후, 그 쿠션제 위해 상판은 얹은 다음, 상판 또는 금형을 좌우로 미세 진동시키는 방식으로 마찰시키는 것을 특징으로 하는 금형의 증착 후처리 방법.
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