KR102255936B1 - 질화 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 제품의 표면에 경화원소인 질소를 흡착 및 확산시켜 고농도의 질화층을 만들 수 있는 질화 처리 방법에 관한 것으로서, 금속 제품의 질화 처리를 수행할 수 있도록 내부에 처리 공간이 형성되고 상기 처리 공간으로 복수의 반응 가스를 포함하는 처리 가스가 주입되는 반응 챔버를 이용한 질화 처리 방법에 있어서, 상기 금속 제품의 표면이 활성화될 수 있도록 상기 반응 챔버의 내부 온도를 제 1 온도로 상승 후 유지한 상태로 상기 처리 가스를 상기 반응 챔버로 공급하는 전 처리 단계 및 상기 금속 제품의 표면의 활성화 후, 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달할 때까지 상기 내부 온도를 제 2 온도로 상승시키고, 상기 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 제어할 수 있도록, 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 처리 가스의 유량을 조절하여 상기 질화 포텐셜 값을 적어도 2단계로 제어하는 질화 처리 단계를 포함할 수 있다.

Description

질화 처리 방법{Nitriding Treatment Method}
본 발명은 질화 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금속 제품의 표면에 경화원소인 질소를 흡착 및 확산시켜 고농도의 질화층을 만들 수 있는 질화 처리 방법에 관한 것이다.
철의 표면 경화법에는 철 표면에 열을 가하여 반응 가스 중에 필요한 성분을 확산 침투시킴으로서 철 표면의 화학 성분을 변화시키는 열화학적 표면 경화법과 철 표면의 화학 성분을 변화시키지 않으면서 담금질만으로 경화하는 물리적 표면 경화법이 있다. 일반적으로, 열화학적 표면 경화법은 침탄, 질화, 침황, 침붕 등이 있고, 물리적 표면 경화법은 유도가열 담금질, 화염 담금질 등이 있다.
이중에서, 열화학적 표면 경화법의 일종인 질화 처리는 질소 원자를 철의 표면에 침투 및 확산시키는 방식으로서, 침탄과 같은 타 표면 처리법에 비해 치수나 모양의 변형이 거의 없고 정밀하게 생산할 수 있다는 장점이 있다. 일반적으로, 질화 처리는, 반응 챔버와 같은 로(Furnace)에서 이루어지며, 강(Steel)을 이용한 제품 또는 부품의 가스 연질화 처리 시 사용되는 반응 가스인 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 질소(N2)가 반응 챔버에 투입된 후, 450~650℃의 내부 온도를 유지하면서 일정 시간이 지속되면, 강(Steel)의 표면에 암모니아가 분해, 침투 확산되어 질화층을 형성할 수 있다.
이러한, 질화 처리는, 단조 금형, 압출 금형, 다이캐스팅 금형 등 STD-61(SKD-61)과 같은 열간 금형강으로 제조되고 있는 고온에서 사용되는 금형의 수명(내마모와 균열)을 향상시키기 위한 금형의 표면 처리에 많이 사용되고 있다. 이와 같이, 열간 금형강에 질화 처리를 하면 표면에 질소 화합물층 및 확산층이 생성된다. 이때, 생성되는 화합물층(Compound Layer)은 매우 경하고 취약한 화합물로서, γ'상(Fe4N) 및 ε상(Fe2-3N)이 있으며, 확산층(Diffusion Layer)은 질소 고용물과 타 성분 원소(Al, Cr, V, Ti 등)와 결합된 미세 질화물이 존재한다.
그러나, 이러한 종래의 질화 처리 방법은, 과 질화 포텐셜 분위기에서 질화 처리가 진행됨으로써, 금형강 소재의 확산층 부분에서 질소가 Cr성분과 반응하여 CrN이 석출되고, 화합물층이 지나치게 두껍게 형성되는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 질화 처리 방법에서는, 금형강 소재의 표면에 지나치게 두껍게 형성되는 화합물층과 확산층 부분에서 석출되는 CrN에 의해 질화 처리 된 금형강 소재의 표면이 높은 경도를 가지게 되어, 취성에 의한 균열이 쉽게 발생할 수 있었다. 이에 따라, 단조 금형과 같이 내충격성을 요구하는 금형에 사용될 경우 마모와 균열과 같은 손모가 쉽게 일어나는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 금형강 소재의 표면에 적절한 두께의 화합물층을 형성하면서, 금형강 소재의 성분원소인 Cr과 반응하여 석출되는 CrN의 형성을 줄일 수 있는 질화 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 질화 처리 방법이 제공된다. 상기 질화 처리 방법은, 금속 제품의 질화 처리를 수행할 수 있도록 내부에 처리 공간이 형성되고 상기 처리 공간으로 복수의 반응 가스를 포함하는 처리 가스가 주입되는 반응 챔버를 이용한 질화 처리 방법에 있어서, 상기 금속 제품의 표면이 활성화될 수 있도록 상기 반응 챔버의 내부 온도를 제 1 온도로 상승 후 유지한 상태로 상기 처리 가스를 상기 반응 챔버로 공급하는 전 처리 단계; 및 상기 금속 제품의 표면의 활성화 후, 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달할 때까지 상기 내부 온도를 제 2 온도로 상승시키고, 상기 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 제어할 수 있도록, 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 처리 가스의 유량을 조절하여 상기 질화 포텐셜 값을 적어도 2단계로 제어하는 질화 처리 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전 처리 단계에서, 상기 제 1 온도를 상기 처리 가스에 포함된 암모니아 가스가 열분해되지 않는 온도로 제어하고, 상기 질화 처리 단계에서, 상기 제 2 온도를 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스가 수소 가스와 질소 가스로 분해되어, 상기 처리 가스에 의해 상기 금속 제품의 질화 처리가 이루어지는 온도로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전 처리 단계에서, 상기 제 1 온도는, 300℃ 내지 450℃의 범위로 제어되고, 상기 질화 처리 단계에서, 상기 제 2 온도는, 450℃ 내지 650℃의 범위로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전 처리 단계는, 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간이 대기압 상태 또는 중진공 상태의 산화 분위기에서 상기 내부 온도를 상기 제 1 온도로 가열하여, 상기 금속 제품의 표면을 산화시키는 산화 단계; 처리 가스 공급부를 통해 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 질소 가스를 투입하여, 상기 처리 공간을 비(非) 산화 분위기로 형성하는 퍼지 단계; 및 비(非) 산화 분위기가 형성된 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 상기 처리 가스 공급부를 통해 상기 암모니아 가스를 투입하여, 상기 금속 제품의 표면을 환원시키는 환원 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 처리 단계는, 처리 가스 공급부를 폐쇄한 후, 상기 반응 챔버의 상기 내부 온도를 상기 제 2 온도로 가열하여, 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스를 분해하여 수소 가스와 질소 가스를 생성하는 암모니아 분해 단계; 상기 반응 챔버의 상기 내부 온도가 상기 제 2 온도에 도달된 후, 상기 처리 공간의 상기 질화 포텐셜 값을 수소 센서를 포함하는 센서부를 통해 도출하는 질화 포텐셜 값 도출 단계; 및 상기 센서부를 통해 도출된 상기 질화 포텐셜 값이 상기 기준 값에 도달하면, 상기 처리 공간의 상기 질화 포텐셜 값이 적어도 2단계로 제어될 수 있도록, 상기 처리 가스 공급부를 개방하여 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 투입되는 상기 암모니아 가스의 유량을 조절하는 질화 포텐셜 제어 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 포텐셜 제어 단계는, 제 1 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 상기 기준 값과 동일한 제 1 값으로 유지하는 제 1 제어 단계; 및 상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 1 값 보다 낮은 제 2 값으로 제어한 후, 상기 제 1 시간 보다 긴 제 2 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 2 값으로 유지하는 제 2 제어 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 제어 단계 및 상기 제 2 제어 단계에서, 상기 반응 챔버의 상기 내부 온도는 상기 제 2 온도로 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 제어 단계에서, 상기 반응 챔버의 상기 내부 온도는, 상기 제 2 온도로 일정하게 유지되고, 상기 제 2 제어 단계에서, 상기 내부 온도는, 상기 제 2 온도로부터 상승 또는 하강하여 상기 제 2 온도와 다른 제 3 온도로 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 제어 단계에서, 상기 제 3 온도는, 450℃ 내지 650℃의 범위에서 상기 제 2 온도와 다른 온도로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 포텐셜 제어 단계는, 상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 2 값 보다 낮은 제 n 값으로 제어한 후, 상기 제 2 시간 보다 같거나 긴 제 n 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 제 n 값으로 유지하는 제 n 제어 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 포텐셜 값 도출 단계에서, 상기 질화 포텐셜 값은, [수식 1]
Figure 112019098663118-pat00001
에 의해 계산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [수식 1]에 포함된 수소 분압(
Figure 112019098663118-pat00002
)은, 상기 암모니아 분해 단계에서 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스가 분해되면서 생성된 상기 수소 가스에 의한 것 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 처리 단계에서, 상기 반응 챔버의 내부 압력이 기 설정된 압력 미만일 경우에는 상기 반응 챔버에서 분해되거나 미분해된 상기 처리 가스를 배출하는 배출부를 폐쇄하고, 상기 기 설정된 압력 이상일 경우에는 상기 배출부를 개방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기 설정된 압력은, 0.04kgf/cm2 내지 0.1kgf/cm2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 질화 포텐셜 제어 단계에서, 상기 처리 가스 공급부를 온/오프제어 방식 또는 PID제어 방식에 의해 제어하여 상기 암모니아 가스의 유량을 조절할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금형강 소재의 질화 처리 시 질화 포텐셜 값을 다단계로 다양하게 제어하여, 금형강 소재의 표면에 적절한 두께의 화합물층을 형성하면서 금형강 소재의 성분원소인 Cr과 반응하여 석출되는 CrN의 형성을 최소화할 수 있다. 이와 같이, 질화 처리 시 질화 포텐셜 값을 다양하게 제어하여 질화 공정에서 경화되는 층(화합물층 및 확산층)의 깊이를 원하는 대로 조절함으로써, 사용 환경에 적합하도록 금형강 소재의 표면 경화를 실시할 수 있다.
이에 따라, 높은 표면 경도를 가지면서 내마모성이 우수한 금형강 소재의 표면 상태를 제공할 수 있으며, 가스 질화 방식으로 질화 포텐셜 값을 제어함으로써 사용되는 금형의 요구 환경에 적합하도록 금형강 소재의 표면에 질화 처리를 할 수 있는 질화 처리 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해서 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 질화 처리 장치의 반응 가스 공급부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1 또는 도 3의 질화 처리 장치를 이용한 질화 처리 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 질화 처리 방법에 따라 반응 챔버의 처리 공간의 내부 온도 및 질화 포텐셜 값을 제어하는 공정을 나타내는 그래프이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 처리 방법에서 질화 포텐셜 값 제어를 통해 금속 제품의 질화 정도를 제어한 결과를 나타내는 이미지들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 질화 처리 장치(100)의 반응 가스 공급부(20)를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화 처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 처리 장치(100)는, 반응 챔버(10)와, 처리 가스 공급부(20)와 배출부(30)와, 센서부(40)와, 제어부(50)와, 가스 유동 팬부(60)와, 냉각부(70)와, 진공부(80) 및 버닝 가스 공급부(90)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(10)는, 금속 제품의 질화 처리를 수행할 수 있도록 내부에 처리 공간(A)이 형성되는 일종의 퍼니스(Furnace)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 반응 챔버(10)는, 후술될 처리 가스 공급부(20)로부터 암모니아 가스를 포함하는 처리 가스를 공급받고, 일측에 설치된 히터에 의해 처리 공간(A)의 내부 온도를 일정 온도로 일정 시간 동안 유지시켜 그 내부에서 금속 제품의 표면을 질화 처리 할 수 있다. 이때, 반응 챔버(10)에서 원하는 두께의 질화층을 형성할 수 있도록, 처리 공간(A)의 내부 온도와 지속 시간 및 질화 포텐셜 값은 다양하게 조절될 수 있다.
아울러, 반응 챔버(10)의 상부에는 가스 유동 팬부(60)가 설치되어, 처리 공간(A) 내부에서 회전하는 팬(Fan)에 의해 처리 공간(A) 내부에서 처리 가스의 유동을 발생시킴으로써, 처리 공간(A) 내부에 처리 가스가 균일하게 확산되어 분포되도록 유도할 수 있다. 또한, 처리 공간(A) 내부에서 회전하는 가스 유동 팬부(60)의 팬이 처리 가스에 의해 오염되지 않도록, 가스 유동 팬부(60)를 통해 팬을 향해서 미세하게 질소 가스를 투입하여 팬을 퍼징할 수 있다.
또한, 반응 챔버(10)는, 진공 펌프와 연결되어 처리 공간(A) 내부의 공기를 배기하여 진공 분위기를 형성할 수 있는 배기 라인(80) 및 금속 제품의 질화 처리 후 처리 공간(A) 내부의 열기를 배출할 수 있는 냉각부(70)가 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 처리 가스 공급부(20)는, 복수의 반응 가스를 포함하는 처리 가스를 반응 챔버(10)로 공급할 수 있다. 더욱 구체적으로, 처리 가스는, 질소(N2) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스 및 탄화수소(hydrocarbon) 가스 중 어느 하나 이상을 포함하는 혼합 가스일 수 있으며, 처리 가스 공급부(20)는, 질소 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 라인(21)과, 암모니아 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 라인(22)과, 이산화탄소 가스, 일산화탄소 가스 및 탄화수소 가스 중 어느 하나의 가스를 공급하는 제 3 가스 공급 라인(23) 및 제 1 가스 공급 라인(21), 제 2 가스 공급 라인(22) 및 제 3 가스 공급 라인(23)과 연결되어, 처리 가스를 반응 챔버(10)로 공급하는 제 4 가스 공급 라인(25)을 포함할 수 있다.
이러한, 처리 가스 공급부(20)의 제 1 가스 공급 라인(21), 제 2 가스 공급 라인(22) 및 제 3 가스 공급 라인(23)은 질량 흐름 제어기(M)(Mass Flow Controller, MFC)가 각각 설치되고, 질량 흐름 제어기(M)는 제어부(50)에 의해 개폐가 제어되어, 반응 챔버(10)로 공급되는 처리 가스를 각각 미세하게 조절할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 질소 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 라인(21)은, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)의 압력을 빠르게 높일 수 있도록 고압 질소 공급 라인(21b)이 구비되어, 고압 질소 공급 라인(21b)을 통해서 고압으로 처리 공간(A) 내에 질소 가스를 채울 수 있다. 또한, 고압 질소 공급 라인(21b)을 통해서 처리 공간(A)의 압력이 일정 압력으로 도달하였을 경우, 메인 질소 공급 라인(21a)을 통해서 정밀하게 질소 가스를 공급하게 되며 메인 질소 공급 라인(21a)에 설치된 제 1 MFC(M1)를 통해 질소 가스의 유량을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 질소 바이 패스 라인(21c)이 구비되어, 질화 처리 공정 중 이상이 발생되었을 경우 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내의 처리 가스를 배출시키기 위한 안전장치로 사용될 수 있다.
이러한, 제 1 가스 공급 라인(21)의 각 라인(21a, 21b, 21c)에는 솔레노이드 밸브(V)가 설치되어 개폐를 조절할 수 있으며, 일측에 압력 센서(P) 및 압력 게이지(G)가 구비되어 제 1 가스 공급 라인(21)의 압력을 적절히 조절할 수 있다. 아울러, 메인 질소 공급 라인(21a)의 상류 부분에는 압력 조정기(R)가 설치되어 메인 질소 공급 라인(21a)으로 공급되는 질소 가스의 압력을 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 제 2 가스 공급 라인(22)은, 제 2 MFC(M2)를 통해 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)으로 암모니아 가스를 정밀하게 공급할 수 있는 메인 암모니아 공급 라인(22a) 및 수동 밸브에 의한 바이 패스(By pass) 라인으로서 제 2 MFC(M2)가 고장 났을 경우 사용할 수 있는 암모니아 바이 패스 라인(22b)을 포함할 수 있다. 이러한, 메인 암모니아 공급 라인(22a)에는 솔레노이드 밸브(V)가 설치되어 개폐를 조절할 수 있으며, 일측에 압력 센서(P) 및 압력 게이지(G)가 구비되어 제 2 가스 공급 라인(22)의 압력을 적절히 조절할 수 있다.
이때, 질화 처리 공정 후에도 제 2 가스 공급 라인(22) 및 제 2 MFC(M2)에 암모니아 가스가 차있을 경우 액화 현상이 발생하여 제 2 MFC(M2)의 고장, 솔레노이드 밸브(V)의 고장 등을 야기할 수 있다. 따라서, 처리 가스 공급부(20)는, 제 2 가스 공급 라인(22)으로 질소 가스를 공급하여 제 2 가스 공급 라인(22)을 퍼징(Purging)할 수 있도록, 메인 질소 공급 라인(21a)과 제 2 가스 공급 라인(22)의 일측을 연결하는 퍼지 라인(24)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 질화 처리 공정 후 퍼지 라인(24)으로 공급되는 질소 가스에 의해 제 2 가스 공급 라인(22)을 퍼징하여 클리닝할 수 있다.
또한, 제 3 가스 공급 라인(23)은, 제 3 MFC(M3)를 통해 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)으로 이산화탄소 가스, 일산화탄소 가스 및 탄화수소 중 어느 하나의 가스를 정밀하게 공급할 수 있는 메인 공급 라인(23a) 및 수동 밸브에 의한 바이 패스(By pass) 라인으로서 제 3 MFC(M3)가 고장 났을 경우 사용할 수 있는 바이 패스 라인(23b)을 포함할 수 있다. 이러한, 메인 공급 라인(23a)에는 솔레노이드 밸브(V)가 설치되어 개폐를 조절할 수 있으며, 일측에 압력 센서(P) 및 압력 게이지(G)가 구비되어 제 3 가스 공급 라인(23)이 압력을 적절히 조절할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배출부(30)는, 가스 배출 라인(31)을 통해 반응 챔버(10)에서 분해되거나 미분해된 처리 가스를 배출할 수 있다. 또한, 배출부(30)의 후단에는 버닝 가스 공급부(90)가 연결되어, 배출부(30)로 LPG 가스 또는 LNG 가스를 주입하여 배기되는 암모니아 가스를 연소시킬 수 있다.
센서부(40)는, 반응 챔버(10)와 배출부(30)를 연결하는 가스 배출 라인(31) 상에 설치되어 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 수소 분압을 검출하는 수소 센서(S)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 센서부(40)는, 가스 배출 라인(31)으로 배출되는 처리 가스를 펌핑하여 수소 센서(S) 공급하는 펌프(41) 및 수소 센서(S)를 통과한 처리 가스를 가스 배출 라인(31)으로 배기하는 배기 라인(42)을 포함할 수 있다.
제어부(50)는, 반응 챔버(10)와, 처리 가스 공급부(20)와, 배출부(30) 및 센서부(40)와 전기적으로 연결되어 각 구성요소를 제어할 수 있으며, 센서부(40)의 수소 센서(S)로부터 센싱된 수소 분압을 인가받아 반응 챔버(10) 내부의 질화 포텐셜 값을 계산하고, 질화 포텐셜 값을 다양하게 제어할 수 있도록 반응 챔버(10)의 내부 온도 및 반응 챔버(10)로 공급되는 처리 가스의 유량 및 배출부(30)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(50)는, 금속 제품의 질화 처리 전에 금속 제품의 표면이 활성화될 수 있도록, 반응 챔버(10)의 내부 온도를 제 1 온도(T1)로 상승 후 유지한 상태로 처리 가스를 반응 챔버(10)로 공급할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(50)는, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)이 대기압 상태 또는 200Torr 내지 500Torr의 중진공 상태의 산화 분위기에서 내부 온도를 제 1 온도(T1)로 가열하여, 금속 제품의 표면을 산화시킬 수 있다. 이때, 제 1 온도(T1)는, 처리 가스에 포함된 암모니아 가스가 열분해되지 않는 온도로서, 예를 들어 300℃ 내지 450℃의 범위를 가질 수 있다.
이어서, 제어부(50)는, 처리 가스 공급부(20)를 통해 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)으로 질소 가스를 투입하여, 처리 공간(A)을 비(非) 산화 분위기로 형성한 후, 처리 가스 공급부(20)를 통해 암모니아 가스를 투입하여 산화된 금속 제품의 표면을 환원시킬 수 있다.
또한, 제어부(50)는, 금속 제품의 표면의 활성화 후, 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달할 때까지 처리 공간(A)의 내부 온도를 제 2 온도(T2)로 상승시키고, 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 제어할 수 있도록, 반응 챔버(10)로 공급되는 처리 가스의 유량을 조절하여 질화 포텐셜 값을 적어도 2단계로 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(50)는, 처리 가스 공급부(20)를 폐쇄시키고, 금속 제품의 활성화 과정에서 암모니아 분위기로 형성된 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)의 내부 온도를 제 2 온도(T2)로 상승시킬 수 있다. 이때, 제 2 온도(T2)는, 처리 공간(A) 내부에 존재하는 암모니아 가스의 분해가 가능한 온도로서, 예를 들어 450℃ 내지 650℃의 범위를 가질 수 있다.
이와 같이, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)의 내부 온도를 제 2 온도(T2)로 상승시킴에 따라 반응 챔버(10) 내에서 암모니아 가스가 분해되어 수소 가스가 생성될 수 있다. 반응 챔버(10) 내에서 수소 가스가 생성됨에 따라 반응 챔버(10) 내부의 압력이 증가하면서 질화 포텐셜 값의 변화가 나타나기 시작할 수 있다.
이어서, 제어부(50)는, 반응 챔버(10)의 내부 온도가 제 2 온도(T2)에 도달된 후, 센서부(40)로부터 전송되는 수소 분압을 수신하고, 이를 바탕으로 질화 포텐셜 값을 계산할 수 있다. 제어부(50)는, 계산된 질화 포텐셜 값과 기 설정된 질화 포텐셜의 기준 값을 비교하여 반응 챔버(10) 내부의 질화 포텐셜 값이 상기 기준 값으로 제어될 수 있도록, 계산된 질화 포텐셜 값과 상기 기준 값의 차이가 최소가 되는 방향으로 제어를 수행할 수 있다.
이와 같은 과정에서, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값에 따라, 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 또는 확산층의 두께를 제어할 수 있다. 예컨대, 처리 공간(A)의 내부가 과(過) 질화 포텐셜 분위기로 형성되면, 금속 제품의 표면에 γ'상(Fe4N) 및 ε상(Fe2-3N)이 생성되면서 화합물층이 생성되고, 확산층 부분에서는 질소가 Cr성분과 반응하여 CrN이 석출될 수 있다. 또한, 저(低) 질화 포텐셜 분위기로 형성되면, 상기 화합물층의 성장 및 확산층의 CrN의 석출이 이루어지지 않으면서 확산층의 두께가 증가될 수 있다.
이때, 과 질화 포텐셜 분위기에서 화합물층의 생성 및 확산층에서의 CrN의 석출은 단시간 내에 이루어지고, 저 질화 포텐셜 분위기에서 확산층의 성장은 장시간 내에 이루어지므로, 금속 제품의 질화 처리 시 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께 제어를 위해서는, 각 질화 포텐셜 분위기에서의 질화 포텐셜 값을 유지하는 시간이 매우 중요한 요소로 작용될 수 있다.
이에 따라, 제어부(50)는, 센서부(40)를 통해 도출된 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달하면, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값이 적어도 2단계로 제어될 수 있도록, 처리 가스 공급부(20)를 구성하는 가스 공급 라인의 개폐를 제어하여 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)으로 투입되는 처리 가스, 예를 들어 암모니아 가스의 유량을 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(50)는, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달한 후 계속해서 과 질화 포텐셜 분위기를 유지할 수 있도록, 암모니아 가스의 유량을 제어하여 단(短)시간인 제 1 시간 동안 질화 포텐셜 값을 상기 기준 값과 동일한 제 1 값(C1)으로 유지하고, 이어서, 저 질화 포텐셜 분위기를 유지할 수 있도록, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값을 제 1 값(C1) 보다 낮은 제 2 값(C2)으로 제어한 후, 상기 제 1 시간 보다 긴 장(長)시간인 제 2 시간 동안 질화 포텐셜 값을 제 2 값(C2)으로 유지하도록 제어할 수 있다.
아울러, 질화 포텐셜 값의 제어 시, 반응 챔버(10)의 내부 온도는, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값이 제 1 값(C1) 및 제 2 값(C2)으로 제어되는 동안 제 2 온도(T2)로 계속해서 유지될 수도 있으며, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값이 제 1 값(C1)일 동안 제 2 온도(T2)로 유지되다가, 질화 포텐셜 값이 제 2 값(C2)으로 제어될 때 반응 챔버(10)의 내부 온도 또한 제 2 온도(T2)로부터 상승 또는 하강하여 제 2 온도(T2)와 다른 제 3 온도(T3)로 제어되어 유지될 수도 있다. 이때, 제 3 온도(T3)는, 450℃ 내지 650℃의 범위내에서 제 2 온도(T2)와 다른 온도로 제어될 수 있으며, 이와 같은, 내부 온도 제어는 처리 공간(A)에서 질화 처리되는 금속 제품의 특성에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
여기서, 금속 제품의 질화 처리 공정 시, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값을 2 단계로 제어하는 것으로 예를 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 질화 처리 공정 시간이 장시간일 경우 3 단계 이상인 제 n 단계별로 질화 포텐셜 값을 점점 감소시켜 공정을 진행함으로써, 금속 제품의 표면에 확산층만을 성장시켜 표면을 경화시킬 수 있다. 이때, 반응 챔버(10)의 내부 온도는 제 2 온도(T2)로 계속해서 유지될 수도 있고, 상술한 예와 같이, 질화 포텐셜 값이 제어될 때 마다 450℃ 내지 650℃의 범위내에서 제 2 온도(T2)와 다른 제 3 온도, 제 n 온도 등으로 계속해서 다르게 제어될 수도 있다.
이와 같은 과정에서, 제어부(50)는, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부에서 암모니아 가스가 분해되어 생성된 수소 가스로 인하여, 반응 챔버(10)의 내부 압력이 소정의 압력 이상으로 상승하여 반응 챔버(10)의 폭발과 같은 문제가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 반응 챔버(10)에 장착된 압력 센서(미도시)로부터 처리 공간(A)의 내부 압력을 전송받아 상기 내부 압력이 기 설정된 압력 이상으로 상승되지 못하도록 배출부(30)의 개폐를 제어할 수 있다.
따라서, 제어부(50)는, 암모니아 가스의 분해 단계의 초기에는 처리 가스 공급부(20) 및 배출부(30)를 모두 폐쇄한 상태에서 반응 챔버(10)의 내부 온도를 상승시키는 제어를 수행하나, 반응 챔버(10) 내부의 압력이 기 설정된 압력에 도달할 경우에는 압력 상승을 방지하기 위해 배출부(30)를 개방하는 제어를 수행할 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 압력은, 0.04kgf/cm2 내지 0.1kgf/cm2일 수 있으며, 제어부(50)를 통한 제어 방식은 요구되는 금속 제품의 질화 처리 정밀도에 따라 온/오프(On/Off)제어 방식 또는 PID제어 방식이 선택적으로 사용될 수 있다.
이러한 본 발명의 기술 사상에 의할 경우, 상술한 제어부(50)의 제어에 의해 질화 처리가 수행되기 전에 외부와 단절된 반응 챔버(10) 내에서 암모니아 가스가 분해되어 수소 가스가 생성되게 되며, 따라서, 반응 챔버(10)는, 질화 처리가 수행되는 처리 공간 이외에 상술한 바와 같은 질화 포텐셜 값 제어의 기반이 되는 수소 가스의 생성을 위한 암모니아 가스의 분해로로서의 기능도 수행하게 한다.
본 발명자들은 반응 챔버(10) 내부의 질화 포텐셜 값의 계산을 종래의 AMS2759-10A에 규정된 수식을 이용할 경우 본 발명의 기술 사상에 따른 제어가 효과적으로 구현되기 어려움을 인지하였다. 이에 본 발명자들은 다수의 실험을 통하여 본 발명의 제어 방식에 최적화된 질화 포텐셜 값의 계산식으로서 하기의 [수식 1]을 제안하게 되었다.
[수식 1]
Figure 112019098663118-pat00003
Kn : 질화 포텐셜 값
X : 암모니아 분해율
Figure 112019098663118-pat00004
: 수소 분압
본 발명자들은 이러한 [수식 1]을 따르는 질화 포텐셜 값의 계산식을 기반으로 질화 포텐셜 값의 제어를 수행함으로써 별도의 암모니아 가스 분해로를 구비하지 않고도 반응 챔버(10)를 암모니아 가스 분해로로 사용함으로써 매우 높은 정밀도로 질화 포텐셜 값을 다양한 값으로 정밀하게 제어할 수 있었다.
예컨대, 금속 제품의 질화 처리 공정 상에서 질화 포텐셜(Kn) 값의 기준 값을 C로 지정을 했을 때, 반응 챔버(10) 내의 암모니아 가스의 분해로 인해 암모니아 가스의 양이 줄고 수소 가스의 양이 늘어나면서 질화 포텐셜 값이 C 이하로 감소할 수 있다. 그러면, 제어부(50)가 처리 가스 공급부(20)의 제 2 가스 공급 라인(22) 만을 제어하여 처리 가스 중 암모니아 가스만 일정 시간 동안 반응 챔버(10)로 공급해 줄 수 있다. 이에 따라, 반응 챔버(10) 내의 암모니아 가스의 양이 늘어나면서 질화 포텐셜 값은 다시 상승하여 C를 초과할 수 있다. 이 경우 다시 제 2 가스 공급 라인(22)을 폐쇄하면 다시 암모니아 가스의 분해가 일어나면서 유효 값 내에서 질화 포텐셜 값은 미세하게 변동되면서 기준 값 C를 계속해서 유지할 수 있다.
여기서, 반응 챔버(10) 내의 수소 분압의 측정 방식은 상술한 바와 같이 순환형으로 구성될 수도 있지만, 이외에도, 도 3의 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화 처리 장치(200)와 같이, 센서부(40)가 반응 챔버(10)에 직접 설치되어 수소 분압을 측정할 수도 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 수소 센서(S)를 반응 챔버(10)의 일측에 직접 설치함으로써, 반응 챔버(10) 처리 공간(A) 중의 수소 분압을 직접 측정할 수 있다. 이에 따라, 질화 처리 공정 중, 반응 챔버(10) 내의 수소 분압을 실시간으로 계속해서 모니터링할 수 있다. 이와 같이, 실시간으로 센싱 되는 수소 분압에 의해 질화 포텐셜 값도 실시간으로 확인할 수 있다.
이하에서는 상술한 질화 처리 장치를 이용한 질화 처리 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도가 나타나 있고, 도 5 내지 도 7에는 도 4의 순서도에 도시된 질화 처리 방법으로서 시간 경과에 따른 반응 챔버(10) 내부의 온도 변화 및 질화 포텐셜(Kn)의 변화를 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 질화 처리 방법은, 산화 단계(S11)와 퍼지 단계(S12)와 환원 단계(S13)를 포함하는 전 처리 단계(S10) 및 암모니아 분해 단계(S21)와 질화 포텐셜 값 도출 단계(S22)와 질화 포텐셜 제어 단계(S23)를 포함하는 질화 처리 단계(S20) 순으로 진행될 수 있다.
먼저, 전 처리 단계(S10)의 산화 단계(S11)에서, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)이 대기압 상태 또는 200Torr 내지 500Torr의 중진공 상태의 산화 분위기에서 내부 온도를 제 1 온도(T1)로 가열하여 금속 제품의 표면을 산화시킬 수 있다. 이때, 제 1 온도(T1)는, 처리 가스에 포함된 암모니아 가스의 열분해가 실질적으로 일어나지 않는 온도, 예컨대, 300℃ 내지 450℃의 범위를 가질 수 있다.
이어서, 산화 단계(S11)를 진행한 후 30분간 유지하고, 퍼지 단계(S12)를 통해서 반응 챔버(10)의 처리 공간(A)으로 질소 가스를 투입하여, 처리 공간(A)을 비(非) 산화 분위기로 형성한 후, 비(非) 산화 분위기로 형성된 처리 공간(A)으로 암모니아 가스를 투입하여 금속 제품의 산화된 표면을 환원시키는 환원 단계(S13)를 30분간 진행할 수 있다.
이와 같이, 전 처리 단계(S10)를 통해 산화와 환원 반응을 이용한 금속 제품 표면의 활성화 처리 후, 질화 포텐셜 값 제어를 통한 금속 제품의 질화 처리를 진행할 수 있다.
예컨대, 질화 처리 단계(S20)의 암모니아 분해 단계(S21)에서, 처리 가스 공급부(20) 및 배출부(30)를 폐쇄한 후, 반응 챔버(10)의 내부 온도를 기 설정된 제 2 온도(T2)로 가열할 수 있다. 제 2 온도(T2)는, 암모니아 가스의 분해가 가능한 온도로서, 예를 들어 450℃ 내지 650℃ 범위를 가질 수 있다.
이에 따라, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 온도가 제 1 온도(T1)로부터 상승하여 제 2 온도(T2)에 도달하는 과정 중에 처리 공간(A) 내에 존재하는 암모니아 가스가 수소 가스와 질소 가스로 분해되는 단계가 수행될 수 있다. 본 단계에서는 수소 가스가 생성됨에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 질화 포텐셜 값이 감소하기 시작할 수 있다.
이어서, 질화 포텐셜 값 도출 단계(S22)에서, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 온도가 제 2 온도(T2)에 도달된 후, 처리 공간(A)의 질화 포텐셜 값을 센서부(40)의 수소 센서(S)를 통해 센싱한 수소 분압을 기반으로 [수식 1]에 따라 도출할 수 있다.
더욱 구체적으로, 질화 포텐셜 값 도출 단계(S22)에서, 처리 가스 공급부(20)와 배출부(30)를 암모니아 분해 단계(S21) 이후 계속해서 폐쇄함으로써, 처리 공간(A) 내부에서 암모니아 가스가 분해되어 생성된 수소 가스가 외부로 배출되지 않고 처리 공간(A) 내부에 축적되게 할 수 있다. 이에 따라, 처리 공간(A) 내부의 수소 분압이 증가함에 따라 질화 포텐셜 값이 점점 감소하고, 이때, 수소 센서(S)를 통해 처리 공간(A) 내부의 수소 분압을 실시간으로 검출함으로써, 질화 포텐셜 값의 변화를 실시간으로 센싱할 수 있다. 경우에 따라 본 단계에서 생성된 수소 가스의 양이 지나치게 많아 처리 공간(A)의 내부 압력이 기준 압력 이상으로 증가할 경우에는 배출부(30)를 개방하여 상기 내부 압력을 기준 압력 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.
이어서, 센싱된 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값이 기준 값인 제 1 값(C1)까지 감소하면, 질화 포텐셜 제어 단계(S23)를 통해 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값이 적어도 2단계로 제어되고 각 단계마다 소정 시간 동안 일정하게 유지될 수 있도록, 처리 가스 공급부(20)의 개폐를 제어하여 처리 공간(A)으로 투입되는 암모니아 가스의 유량을 적절히 제어할 수 있다.
예컨대, 질화 포텐셜 제어 단계(S23)에서, 먼저 제 1 제어 단계(S23a)를 통해 제 1 시간 동안 질화 포텐셜 값을 제 1 값(C1)으로 유지시킬 수 있다. 본 단계에서는, 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값이 제 1 값(C1)으로 유지되어, 처리 공간(A)의 내부가 과(過) 질화 포텐셜 분위기로 형성됨으로써, 금속 제품의 표면에 γ'상(Fe4N) 및 ε상(Fe2-3N)이 생성되면서 화합물층이 생성되고, 확산층 부분에서는 질소가 Cr성분과 반응하여 CrN이 석출될 수 있다. 이러한, 화합물층 생성 및 CrN의 석출은 단시간 내에 이루어지므로, 과도한 화합물층 생성 및 CrN의 석출을 방지할 수 있도록 상기 제 1 시간은 1 시간 내지 2 시간 범위가 바람직할 수 있다.
이어서, 제 2 제어 단계(S23b)를 통해 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값을 제 1 값(C1) 보다 낮은 제 2 값(C2)으로 제어한 후, 제 1 시간 보다 긴 제 2 시간 동안 질화 포텐셜 값을 제 2 값(C2)으로 유지시킬 수 있다. 본 단계에서는, 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값이 제 1 값(C1) 보다 낮은 제 2 값(C2)으로 유지되어, 처리 공간(A) 내부가 저(低) 질화 포텐셜 분위기로 형성됨으로써, 화합물층의 성장 및 확산층의 CrN의 석출이 이루어지지 않으면서 확산층의 성장만이 이루어질 수 있다. 이러한, 확산층의 성장은 장시간 동안 이루어져야 함으로 제 2 시간은 5 시간 내지 10 시간 범위가 바람직할 수 있다.
아울러, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 제어 단계(S23a) 및 제 2 제어 단계(S23b)에서, 반응 챔버(10)의 내부 온도는, 제 2 온도(T2)로 계속해서 유지될 수 있다. 그러나, 질화 처리 단계(S23)에서 제 1 제어 단계(S23a) 및 제 2 제어 단계(S23b) 시 내부 온도의 제어는 반드시 이에 국한되지 않고, 처리 공간(A)에서 질화 처리되는 금속 제품의 특성에 따라 매우 다양하게 제어될 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 제어 단계(S23a) 시 반응 챔버(10)의 내부 온도는, 제 2 온도(T2)로 유지되다가, 제 2 제어 단계(S23b)를 통해 질화 포텐셜 값을 제 2 값(C2)으로 제어 시, 반응 챔버(10)의 내부 온도를 제 2 온도(T2)로부터 상승시켜, 제 2 온도(T2) 보다 높은 제 3 온도(T3)로 제어되어 유지될 수도 있다. 또한, 이와는 반대로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 제어 단계(S23b)를 통해 질화 포텐셜 값을 제 2 값(C2)으로 제어 시, 반응 챔버(10)의 내부 온도를 제 2 온도(T2)로부터 하강시켜, 제 2 온도(T2) 보다 낮은 제 3 온도(T3)로 제어되어 유지될 수도 있다. 이때, 제 3 온도(T3)는, 450℃ 내지 650℃의 범위내에서 제 2 온도(T2)와 다른 온도로 제어될 수 있다.
여기서, 질화 포텐셜 제어 단계(S23) 시, 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부의 질화 포텐셜 값을 2 단계로 제어하는 것으로 예를 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 질화 처리 공정 시간이 장시간일 경우 3 단계 이상인 제 n 단계별로 질화 포텐셜 값을 점점 감소시켜 공정을 진행함으로써, 금속 제품의 표면에 확산층만을 성장시켜 표면을 경화시킬 수 있다. 이때, 반응 챔버(10)의 내부 온도는 제 2 온도(T2)로 계속해서 유지될 수도 있고, 상술한 예와 같이, 질화 포텐셜 값이 제어될 때 마다 450℃ 내지 650℃의 범위내에서 제 2 온도(T2)와 다른 제 3 온도, 제 n 온도 등으로 계속해서 다르게 제어될 수도 있다.
이러한, 질화 포텐셜 제어 단계(S23)에서, 암모니아 가스 유량의 제어 방식은, 요구되는 금속의 질화 처리 정밀도에 따라 온/오프제어 방식 또는 PID제어 방식이 선택적으로 사용될 수 있다.
예컨대, 온/오프제어 방식일 경우 질화 포텐셜 값이 기준값을 기준으로 계속해서 미세하게 변동이 일어나지만, 장치의 구성이 비교적 간단하고 이에 따라 저렴한 비용으로 공정을 진행할 수 있기 때문에 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우 바람직하게 사용될 수 있다.
이와는 반대로, 질화 처리의 높은 정밀도가 요구될 경우 PID제어 방식으로 제어될 수 있다. 이 경우 수소 센서(S)로부터 전송되는 수소 분압의 변화에 따라 높은 정밀도로 반응 챔버(10)내로 투입되는 암모니아의 유랑을 극히 미세하게 제어할 수 있으며, 이에 따라 질화 포텐셜 값(Kn)을 매우 정밀하게 제어할 수 있다.
이와 같은, 전 처리 단계(S10) 및 질화 처리 단계(S20)가 완료되면, 금속 제품을 반응 챔버(10)의 외부로 반출할 수 있도록, 냉각 단계(S30)를 통해서 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부를 냉각시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화 처리 방법에 따르면, 금속 제품의 질화 처리 시 질화 포텐셜 값을 다단계로 다양하게 제어하여, 금속 제품의 표면에 적절한 두께의 화합물층을 형성하면서 금속 제품의 성분원소인 Cr과 반응하여 석출되는 CrN의 형성을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 금속 제품의 질화 처리 시 질화 포텐셜 값을 다양하게 제어하여 질화 공정에서 경화되는 층(화합물층 및 확산층)의 깊이를 원하는 대로 조절함으로써, 사용환경에 적합하도록 금속 제품의 표면 경화를 실시할 수 있다. 이에 따라, 높은 표면 경도를 가지면서 내마모성이 우수한 금속 제품의 표면 상태를 제공할 수 있으며, 가스 질화 방식으로 질화 포텐셜 값을 제어함으로써 금형과 같이 금속 제품이 사용되는 요구 환경에 적합하도록 금속 제품의 표면에 질화 처리를 할 수 있다.
또한, 금속 제품의 질화 처리 시 반응 챔버(10)를 암모니아 가스의 분해로로 사용하여, 반응 챔버(10)의 내부에서 처리 가스에 포함된 암모니아 가스를 열분해하여 수소를 생성하고 이를 이용해 질화 포텐셜 값을 다단계로 용이하게 제어할 수 있다.
이에 따라, 질화 포텐셜 값 제어를 위한 수소 가스의 생성을 위해 고가의 암모니아 가스 분해로가 추가로 필요하지 않으며, 처리 가스 중 암모니아 가스의 공급량만을 조절하여 질화 포텐셜 값을 제어할 수 있으므로 소모되는 처리 가스의 양도 절감할 수 있다. 아울러, 추가 적인 장치 구성 없이 반응 챔버(10) 내에서 일어나는 금속 제품의 질화 정도를 질화 포텐셜 값의 제어로 용이하게 조절할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 질화 처리 방법은, 금속 제품의 질화 처리에서 질화 포텐셜 값을 다단계로 제어하여, 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 적절히 조절함으로써, 내마모성이 우수하면서 높은 표면 경도가 필요한 열간 온간 단조용 금형, 다이캐스팅 금형, 반도체 금형, 프레스 금형의 각종 핀이나 펀치 등과 같은 각종 금형에 적용하여 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위한 실험예에 대해서 기술한다. 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제시되는 것으로서, 본 발명이 하기 실험예로 한정되는 것이 아님은 물론이다.
[실험예 1]
도 1 및 도 3에 도시된 질화 처리 장치(100, 200)를 이용하여, 저탄소강의 질화 처리를 수행하였다. 본 실험예에서 사용된 저탄소강의 조성이 표 1에 나타나 있다.
원소 C Mn P S Fe
조성(wt%) 0.1 ~ 0.15 < 0.6 < 0.05 < 0.05 bal.
질화 처리를 위한 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부 온도는 520℃로 유지하였으며, 질화 처리의 분위기는 질소(N2), 암모니아(NH3) 및 이산화탄소(CO2)의 비율을 적절히 조절함으로 질화 포텐셜 제어 단계에서 질화 포텐셜 값(Kn)을 0.3, 1, 2, 및 7로 제어하였다. 이때, 반응 챔버(10)로 투입되는 암모니아 가스의 유량은 PID 제어 방식으로 제어되었다.
도 6에는 질화 포텐셜 값이 0.3, 1, 2 및 7일 경우의 저탄소강의 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 도 6을 참조하면, 질화 처리 시, 질화 포텐셜 값을 변화시킴에 따라 α상(phase)을 가지는 저탄소강의 표면에 다양한 상(phase)을 가지는 질화층이 형성됨을 확인할 수 있다.
더욱 구체적으로, 질화 포텐셜 값을 0.3으로 유지한 경우, γ' 상(phase)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 질화 포텐셜 값을 1로 증가시켜 유지한 경우, 질화 포텐셜 값이 0.3인 경우와 비교하여 γ' 상(phase)이 표면에서 더 두껍게 생성되는 것을 확인할 수 있다. 질화 포텐셜 값을 2로 증가시켜 유지하면, γ' 상과 함께 그 상부에 ε상(phase)이 생성되는 것을 확인할 수 있으며, 질화 포텐셜 값을 3으로 더욱 증가시켜 유지하면, εphase(상)이 γ' phase(상)의 하부 영역까지 더욱 두껍게 생성되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 정밀한 질화 포텐셜 값 제어를 통해, 저탄소강의 질화 처리 시 그 표면에 생성되는 γ' 상(phase)과 εphase(상)으로 이루어지는 화합물층이 생성되는 두께를 용이하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
[실험예 2]
도 1 및 도 3에 도시된 질화 처리 장치(100, 200)를 이용하여, 열간 금형강(STD-61)의 질화 처리를 수행하였다. 본 실험예에서 사용된 열간 금형강의 조성이 표 2에 나타나 있다.
원소 C Si Mn P S Ni Cr Mo V
조성
(wt%)		 0.32~
0.42		 0.80~
1.20		 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.25 4.50~
5.50		 1.00~
1.50		 0.80~
1.20
질화 처리를 위한 반응 챔버(10)의 처리 공간(A) 내부 온도는 550℃로 유지하였으며, 질화 처리의 분위기는 질소(N2), 암모니아(NH3) 및 이산화탄소(CO2)의 비율을 적절히 조절함으로 질화 포텐셜 제어 단계에서 질화 포텐셜 값(Kn)을 0.4 및 5로 제어하였다. 이때, 반응 챔버(10)로 투입되는 암모니아 가스의 유량은 PID 제어 방식으로 제어되었다.
도 7에는 질화 포텐셜 값이 0.4로 제어되고 그 유지 시간을 20시간으로 했을 경우의 열간 금형강의 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 도 7을 참조하면, 저(低) 질화 포텐셜 분위기에서 장시간 동안 질화 처리를 하면, 열간 금형강의 표면에 일부분에만 화합물층이 약 1.5㎛로 성장이 얇게 이루어지고, 확산층 만이 깊게 성장되어 열간 금형강의 전체 경화 깊이가 약 180㎛, 유효 경화 깊이가 약 140㎛ 인 것으로 나타났다.
또한, 도 8에는 질화 포텐셜 값이 5로 제어되고 그 유지 시간을 2시간으로 했을 경우의 열간 금형강이 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 도 8을 참조하면, 과(過) 질화 포텐셜 분위기에서 단시간 동안 질화 처리를 하면, 열간 금형강의 표면에 전체적으로 화합물층이 약 5.3㎛로 성장이 두껍게 이루어지고, 확산층은 얕게 성장되어 열간 금형강의 전체 경화 깊이가 약 140㎛, 유효 경화 깊이가 약 100㎛ 인 것으로 나타났다.
따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 정밀한 질화 포텐셜 값 제어 및 그 유지 시간 제어를 통해, 열간 금형강의 질화 처리 시 그 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 용이하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 반응 챔버
20: 처리 가스 공급부
30: 배출부
40: 센서부
50: 제어부
60: 가스 유동 팬부
70: 냉각부
80: 진공부
90: 버닝 가스 공급부
100, 200: 질화 처리 장치

Claims (15)

  1. 금속 제품의 질화 처리를 수행할 수 있도록 내부에 처리 공간이 형성되고 상기 처리 공간으로 처리 가스로서 암모니아 가스가 주입되는 반응 챔버를 이용한 질화 처리 방법에 있어서,
    상기 금속 제품의 표면이 활성화될 수 있도록 상기 반응 챔버의 내부 온도를 제 1 온도로 상승 후 유지한 상태로 상기 처리 가스를 상기 반응 챔버로 공급하는 전 처리 단계; 및
    상기 금속 제품의 표면의 활성화 후, 질화 포텐셜 값이 기준 값에 도달할 때까지 상기 내부 온도를 제 2 온도로 상승시키고, 상기 금속 제품의 표면에 생성되는 화합물층 및 확산층의 두께를 제어할 수 있도록, 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 처리 가스의 유량을 조절하여 상기 질화 포텐셜 값을 적어도 2단계로 제어하는 질화 처리 단계;를 포함하고,
    상기 질화 처리 단계는,
    처리 가스 공급부를 폐쇄한 후, 상기 반응 챔버의 상기 내부 온도를 상기 제 2 온도로 가열하여, 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스를 분해하여 수소 가스와 질소 가스를 생성하는 암모니아 분해 단계;
    상기 반응 챔버의 상기 내부 온도가 상기 제 2 온도에 도달된 후, 상기 처리 공간의 상기 질화 포텐셜 값을 수소 센서를 포함하는 센서부를 통해 도출하는 질화 포텐셜 값 도출 단계; 및
    상기 센서부를 통해 도출된 상기 질화 포텐셜 값이 기 설정된 상기 기준 값에 도달하면, 상기 처리 공간의 상기 질화 포텐셜 값이 적어도 2단계로 제어될 수 있도록, 상기 처리 가스 공급부를 개방하여 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 투입되는 상기 암모니아 가스의 유량 만을 조절하는 질화 포텐셜 제어 단계;를 포함하고,
    상기 암모니아 분해 단계에서,
    상기 반응 챔버가 외부와 단절될 수 있도록 상기 처리 가스 공급부 및 상기 반응 챔버에서 분해되거나 미분해된 상기 처리 가스를 배출하는 배출부 모두를 폐쇄하고,
    상기 질화 포텐셜 값 도출 단계에서,
    상기 반응 챔버의 내부에서 상기 암모니아 가스가 분해되어 생성된 상기 수소가스가 외부로 배출되지 않고 상기 반응 챔버 내부에 축적될 수 있도록 상기 처리 가스 공급부 및 상기 배출부를 계속해서 폐쇄하여, 폐쇄된 상기 반응 챔버 내부의 수소 분압 증가에 따라 점점 감소하는 상기 질화 포텐셜 값의 변화를 실시간으로 센싱하는, 질화 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전 처리 단계에서,
    상기 제 1 온도를 상기 처리 가스에 포함된 암모니아 가스가 열분해되지 않는 온도로 제어하고,
    상기 질화 처리 단계에서,
    상기 제 2 온도를 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스가 수소 가스와 질소 가스로 분해되어, 상기 처리 가스에 의해 상기 금속 제품의 질화 처리가 이루어지는 온도로 제어하는, 질화 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전 처리 단계에서,
    상기 제 1 온도는, 300℃ 내지 450℃의 범위로 제어되고,
    상기 질화 처리 단계에서,
    상기 제 2 온도는, 450℃ 내지 650℃의 범위로 제어되는, 질화 처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전 처리 단계는,
    상기 반응 챔버의 상기 처리 공간이 대기압 상태 또는 중진공 상태의 산화 분위기에서 상기 내부 온도를 상기 제 1 온도로 가열하여, 상기 금속 제품의 표면을 산화시키는 산화 단계;
    처리 가스 공급부를 통해 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 질소 가스를 투입하여, 상기 처리 공간을 비(非) 산화 분위기로 형성하는 퍼지 단계; 및
    비(非) 산화 분위기가 형성된 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간으로 상기 처리 가스 공급부를 통해 상기 암모니아 가스를 투입하여, 상기 금속 제품의 산화된 표면을 환원시키는 환원 단계;
    를 포함하는, 질화 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화 포텐셜 제어 단계는,
    제 1 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 상기 기준 값과 동일한 제 1 값으로 유지하는 제 1 제어 단계; 및
    상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 1 값 보다 낮은 제 2 값으로 제어한 후, 상기 제 1 시간 보다 긴 제 2 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 2 값으로 유지하는 제 2 제어 단계;
    를 포함하는, 질화 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 단계 및 상기 제 2 제어 단계에서,
    상기 반응 챔버의 상기 내부 온도는 상기 제 2 온도로 일정하게 유지되는, 질화 처리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 단계에서,
    상기 반응 챔버의 상기 내부 온도는, 상기 제 2 온도로 일정하게 유지되고,
    상기 제 2 제어 단계에서,
    상기 내부 온도는, 상기 제 2 온도로부터 상승 또는 하강하여 상기 제 2 온도와 다른 제 3 온도로 일정하게 유지되는, 질화 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 단계에서,
    상기 제 3 온도는, 450℃ 내지 650℃의 범위에서 상기 제 2 온도와 다른 온도로 제어되는, 질화 처리 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 질화 포텐셜 제어 단계는,
    상기 질화 포텐셜 값을 상기 제 2 값 보다 낮은 제 n 값으로 제어한 후, 상기 제 2 시간 보다 같거나 긴 제 n 시간 동안 상기 질화 포텐셜 값을 제 n 값으로 유지하는 제 n 제어 단계;
    를 더 포함하는, 질화 처리 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화 포텐셜 값 도출 단계에서,
    상기 질화 포텐셜 값은, 하기 [수식 1]에 의해 계산되는, 질화 처리 방법.
    [수식 1]
    Figure 112021028843912-pat00005

    Kn : 질화 포텐셜 값
    X : 암모니아 분해율
    Figure 112021028843912-pat00006
    : 수소 분압
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 [수식 1]에 포함된 수소 분압(
    Figure 112019098663118-pat00007
    )은, 상기 암모니아 분해 단계에서 상기 반응 챔버의 상기 처리 공간에서 상기 암모니아 가스가 분해되면서 생성된 상기 수소 가스에 의한 것인, 질화 처리 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화 처리 단계에서,
    상기 반응 챔버의 내부 압력이 기 설정된 압력 미만일 경우에는 상기 반응 챔버에서 분해되거나 미분해된 상기 처리 가스를 배출하는 배출부를 폐쇄하고, 상기 기 설정된 압력 이상일 경우에는 상기 배출부를 개방하는, 질화 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기 설정된 압력은, 0.04kgf/cm2 내지 0.1kgf/cm2인, 질화 처리 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화 포텐셜 제어 단계에서,
    상기 처리 가스 공급부를 온/오프제어 방식 또는 PID제어 방식에 의해 제어하여 상기 암모니아 가스의 유량을 조절하는, 질화 처리 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830221B1 (ko) * 2016-10-17 2018-02-21 동우에이치에스티 주식회사 기어용 강의 질화 열처리 방법
WO2019009408A1 (ja) * 2017-07-07 2019-01-10 パーカー熱処理工業株式会社 表面硬化処理装置及び表面硬化処理方法

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