KR20030089201A - 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법은 래디칼 질화법의 질화처리공정을 거쳐 핀커터의 절삭날 부위를 표면경화시킴으로써, 핀커터의 피로강도가 향상되어 내구성이 대폭 높아지고 내마모성을 증진시켜 제품의 수명이 연장되므로, 수명이 다한 핀커터를 교체하는 비용에 비해 극히 적은 비용으로 핀커터에 래디컬 질화처리를 수행함으로써 냉각핀을 가공하기 위한 핀커터의 교환주기를 대폭적으로 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법{PRODUCTING METHOD OF RADICAL NITRIDING ON FIN CUTTER}

본 발명은 냉각용 핀을 제작하는 핀커터에 관한 것으로서, 특히 핀커터의 절삭날 부위를 래디칼 질화법을 이용하여 표면경화시킴으로써, 핀커터의 피로강도가 향상되어 내구성이 대폭 높아지고 내마모성을 증진시켜 제품의 수명을 연장되도록 한 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉·난방용 공기조화기 및 라디에이터 등에는 기기로부터 발생되는 열을 냉각시킬 목적으로 냉각핀(coolingfin)을 설치하고 있다.

상기와 같은 냉각핀은 통상적으로 가벼우면서 가공이 용이한 알루미늄박판을 가늘고 긴 벤드와 같은 띠로 절단하고, 그 표면에 커터에 의해 일정한 간격으로 절취되는 다수개의 절취부를 형성하여 절취부가 형성된 띠를 파형으로 절곡 성형하여 공기와 접촉되는 접촉면 즉, 방열면적을 크게 하여 방열효과를 높일 수 있는 냉각핀을 형성하고 있는 것이다.

이와같은 냉각핀을 형성함에 있어서는 냉각핀에 일정한 간격으로 절취되는 다수개의 절취부를 가공하기 위해 핀커터를 사용하는데, 종래의 냉각핀 제조과정에서는 외주면에 냉각핀을 절취할 수 있도록 외주면에 톱니 모양으로 예리한 칼날이 형성된 다수개의 핀커터를 상하로 포갠 다음 체결부재를 관통되게 끼워 각각의 핀커터를 체결 조립하여 사용하고 있었다.

상기 핀커터는 특수강의 일종인 고속도 공구강을 사용하여 제작되는데, 상기 특수강은 강의 5대원소(C,Si,Mn,P,S)중 1개 원소의 함유량이 1%을 넘거나 탄소강에 Ni, Cr등의 합금원소를 첨가하여 특수성을 발휘할 수 있도록 한 강을 지칭하는 것으로서, 다시 성분 및 용도 등에 따라 구조용강, 공구강, 특수용도강으로 분류되는데, 본 발명에 사용되는 핀커터의 재질은 고속도 공구강(SKH)으로서, 상기 공구강은 금속재료나 비금속재료를 가공 또는 성형시키기 위한 공구를 제조하는데 사용되는 강(Steel)의 일종이다.

일반적으로 철과 강은 Fe가 주성분이며 탄소(C)함량에 따라 구분되는데, 탄소(C)함량이 2.0% 이상인 경우는 철(Iron)이라 하고, 2.0%이하인 경우는 강(STEEL)이라 칭한다.

그러나, 상기 핀커터에 사용되는 고속도 공구강도 일정시간 이상 냉각핀 가공작업을 수행하면, 알루미늄박판에 의해 칼날 부위가 손상이 되어 다시 새로운 핀커터로 교체해야 하므로, 상기 핀커터의 교체에 의해 막대한 경제적 손실이 있었다.

따라서, 이온질화법중에서 산질화를 이용한 금속표면처리법이 시도되었지만,여러가지 문제점들이 나타나고 있다.

상기 산질화란 이온질화의 일종으로서, 염욕법과 질화성 가스 중에 산소를 첨가하여 질화층에 산화물을 존재시키는 산소첨가법 및 질화 후 표면에 산화물을 첨가시키는 복합처리법이 개발되어 있다.

먼저 염욕법은 두 개의 용융염욕조에서 처리하여 강부품의 내식성을 향상시킨다고 알려져 있다. 먼저 첫 번째 염욕조 열처리는 청산카리화물 및 청산카리 염욕조를 580℃로 가열된 염욕조에 2시간 동안 침적시켜 질화처리한 다음 곧바로 가성소다, 가성카리 및 질산소다를 매체로 350 내지 400℃로 유지된 두 번째 염욕조에 침적시켜 10분간 산화 처리한 다음 수냉 후 세정하여 부착된 염을 제거한다. 이 부품을 표면조도를 위해 래핑 및 진공배럴연마 등의 방법으로 연마한 후 다시 350 내지 400℃로 가열된 두 번째 산화처리용 염욕조에서 20분 동안 재산화시켜 수냉한 후 세정하여 강부품을 제조하는 방법으로서 염욕내 염조성은 질소퍼텐셜이 높아 동일 산질화층 두께를 얻는 데 소요되는 처리시간을 단축 할 수 있는 경제적인 이점도 있으나, 독성 화학물질의 사용으로 인한 환경오염문제, 산화처리 후세정작업에 의해 발생되는 폐기물 처리문제 및 두번의 산화과정을 필요로 한다는 점과 아울러 재산화처리에 의해 강부품의 피로강도가 저하하는 것이 불합리한 점으로 남아 있다.

또한, 가스 산질화법 중 산소첨가법은 500 내지 600℃의 NH3가스 중에 2 내지 10%의 공기를 첨가한 분위기에서 2시간 이상 산질화 후 기름 또는 수용성 냉매에 냉각하는 것으로서 산소가 강표면과의 질화반응을 촉진시켜 단시간에 요구 화합물을 얻을수 있어 경제적인 이점도 있고, 일반 가스침질탄화에서는 질화가 잘 되지 않는 내열강(SUH36) 및 스테인레스강(SUS304)에서도 요구 화합물층을 얻을 수 있는 이점을 가지고 있다. 상기 공기를 첨가하는 산질화법은 1992년 특허존속기간이 종료된 공지기술로서 실제 노내에 공기를 첨가할 때 공기중의 수분을 제거하기 위한 여러 단계의 수분필터 및 공기건조기를 사용하기 때문에 공기청정도의 관리가 어려울 뿐만 아니라 과다한 공기가 질화분위기에 첨가될 때 제품전반에 적녹이 발생되어 불량의 원인으로 되는 단점을 가지고 있다.

또한, 가스 복합질화법은 ε-질화물 또는 ε-탄질화물을 형성시키기 위해 암모니아-발열가스, 암모니아-흡열가스 또는 암모니아와 질소분위기의 550 내지 720℃온도 범위에서 4시간 동안 처리하며 메탄, 수증기, 공기, CO 및 CO₂가스 중 적어도 하나의 가스를 포함시켜 처리한 후 2 내지 120초 동안 공기 혹은 산화성분위기 중에 노출시켜 강부품을 산화시킨 다음 기름과 물의 비율이 1 : 6인 에멀젼에 냉각한다. 여기서 표면 산화물층의 두께가 1 ㎛을 초과하면 산화물 박리를 야기하므로 노출시간을 2 내지 120초 동안 산화시켜 0.5 ㎛이하로 관리하여야 한다. 상기 처리 후 내식성 향상을 목적으로 특수조성의 7.5 내지 30% 왁스를 함유한 용액에서 왁스 코팅하는 방법과 1차 산화처리 후 냉각된 강부품을 증기 탈지한 다음 표면조도를 0.2 ㎛Ra 이하로 래핑이나 연마한 후 300 내지 60℃온도범위에서 2 내지 30분 동안 재산화 처리 후 냉각하는 방법을 포함한다. 그러나 이 방법은 최종 강부품의 내식성은 우수하나 가스침질탄화 처리 후 산화처리시스팀이나 공기 또는 산소의 혼합된 가스를 투입하여 1 ㎛이하의 산화피막을 형성시키는 것이므로 로내 장입된 강부품의 표면적에 따라 강부품전체에 걸쳐 균일한 산화층을 얻기가 어려움으로 대량양산에 문제가 있고, 래핑이나 연마 후 재산화 처리를 실시하기 때문에 경제적인 문제점과 2원 공정에 의한 작업의 복잡성 및 재산화 처리에 의한 질소고용층에서의 Fe₄N의 석출로 강부품의 피로강도 저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 핀커터의 절삭날 부위를 래디칼질화법을 이용하여 표면경화시킴으로써, 핀커터의 피로강도가 향상되어 내구성이 대폭 높아지고 내마모성을 증진시켜 제품의 수명을 연장되도록 한 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 핀커터가 래디컬질화처리되기 전의 상태를 개략적으로 나타낸 정면도,

도 2는 다수개의 핀커터가 하우징을 비롯한 별도의 체결부재를 통해 결합된 폼롤 하우징을 개략적으로 나타낸 사시도,

도 3은 다수개의 핀커터가 결합된 폼롤이 폼롤 가이드를 포함한 다른 구성부분과 일체로 결합된 폼롤 어셈블리를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 4는 도 3에 도시된 폼롤 어셈블리가 알루미늄 박판을 가공할 수 있도록 폼롤 스탠드에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 5는 도 4에 도시된 폼롤 스탠드에서 폼롤에 의해 알루미늄박판이 가공되는 것을 개략적으로 나타낸 상태도,

도 6은 도 1에 도시된 핀커터가 래디컬질화법에 의해 질화처리되는 과정을 개략적으로 나타낸 공정도,

도 7은 도 6에 도시한 공정도에서 공정시간과 공정온도를 개략적으로 나타낸 시간온도 그래프,

도 8은 본 발명의 일 실시례로서 도 6에 도시한 공정도를 통해 래디컬 질화처리된 핀커터 절삭날을 개략적으로 나타낸 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 핀커터 2: 볼트체결구

3: 위치고정구 4: 핀커터 절삭날

5: 샤프트삽입구 6: 하우징

7: 폼롤 하우징

10: 폼롤 스탠드 11: 폼롤

12: 폼롤 가이드 13: 백래쉬기어 및 위상조절기어

14: 폼롤 샤프트 15: 폼롤 어셈블리

20: 알루미늄 박판

30: 래디컬 질화처리된 핀커터 절삭날

S1: 진공공정 S2: 가열공정

S3: 스퍼터링 가열공정 S4: 질화처리공정

S5: 1차냉각공정 S6: 2차냉각공정

이하에서 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 핀커터가 래디컬 질화처리되기 전의 상태를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 다수개의 핀커터가 하우징을 비롯한 별도의 체결부재를 통해 결합된 폼롤 하우징을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 다수개의 핀커터가 결합된 폼롤이 폼롤 가이드를 포함한 다른 구성부분과 일체로 결합된 폼롤 어셈블리를개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 폼롤 어셈블리가 알루미늄박판을 가공할 수 있도록 폼롤 스탠드에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 폼롤 스탠드에서 폼롤에 의해 알루미늄 박판이 가공되는 것을 개략적으로 나타낸 상태도이고, 도 6은 도 1에 도시된 핀커터를 래디컬질화법에 의해 질화처리하는 것을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 7은 도 6에 도시한 공정도에서 공정시간과 공정온도를 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시례로서 도 6에 도시한 공정도를 통해 래디컬 질화처리된 핀커터를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

상기 핀커터(1)란 냉각핀(도시되지 않음)에 일정한 간격으로 절취되는 다수개의 절취부를 가공하기 위한 부품으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 외주면에 냉각핀을 절취할 수 있도록 톱니 모양으로 예리한 핀커터 절삭날(4)이 형성되어 있으며, 다수개의 핀커터(1)를 결합시키기 위한 복수개의 볼트체결구(2)와, 핀커터(1)의 위치를 고정하기 위해 체결부재(도시되지 않음)를 삽입하는 복수개의 위치고정구(3)와, 중앙부에 형성되어 있으며 핀커터(1)에 회전력을 전달하는 샤프트가 삽입되는 샤프트삽입구(5)로 구성되어 있다.

상기 핀커터(1)는 냉각핀 가공작업에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 핀커터(1)를 상하로 포갠 다음 하우징(6)을 체결하고, 볼트체결구(2) 및 위치고정구(3)에 체결부재(도시되지 않음)를 관통되게 끼워 각각의 핀커터(1)를 체결조립한 폼롤 하우징(7)을 형성하여 사용하는데, 상기 폼롤 하우징(7)을 사용하는 경우 냉각핀 가공작업 중에 발생하는 백래쉬 및 위상편차의 조절이 어렵게 된다.

따라서, 본 발명에서는 냉각핀 가공작업의 일 실시례로서 상기 폼롤 하우징(7)을 사용하는 냉각핀 가공작업의 단점을 보완한 폼롤 어셈블리를 이용한 냉각핀 가공작업을 제안한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 핀커터(1)를 결합하여 폼롤(11)을 형성한 후, 폼롤가이드(12)와 백래쉬기어 및 위상조절기어(13)와, 폼롤 샤프트(14)에 일체로 결합하여 폼롤 어셈블리(15)를 구성하며, 상기 폼롤 어셈블리(15)는 도 4에 도시된 바와 같이 폼롬 스탠드(10)에 설치되어 냉각핀 가공작업을 수행하게 된다.

상기 폼롤 어셈블리(15)를 이용한 냉각핀 가공작업에서는 작업자가 도 5에 도시된 바와 같이 폼롤이 설치된 폼롤 스탠드(10)에 알루미늄박판(20)을 삽입하고 폼롤(11)을 구동하면, 상기 상하 두개의 폼롤(11)이 서로 치합하면서 회전함으로써, 알루미늄박판(20)이 가공되어 냉각핀이 생산된다.

한편, 상기 폼롤 어셈블리(15)를 구성하는 백래쉬(Backlash)기어는 두개의 기어가 치합하는 구조에서 발생하는 백래쉬를 조절하는 역활을 하는데, 상기 백래쉬란 기어와 기어를 서로 맞물리게 한 때의 간극을 의미하는 것으로서, 백래쉬가마이너스 또는 0 일 경우 회전이 무거워지며 기어 파손의 위험이 있으며, 반대로 너무 크면 기어가 잘 맞지않아 빠질 우려가 있으므로 작업자는 작업상태에 따라 상기 백래쉬기어를 조절해야 한다.

또한, 상기 위상조절기어는 폼롤(11)의 위상을 조절하는 역할을 하는데, 상기 폼롤의 위상이 맞지 않으며 박판에 형성되는 핀 형상이 불규칙하게 되므로, 작업자는 작업상태에 따라 위상조절기어를 조작해야 한다.

그러나, 상기 폼롤(11)을 구성하는 각각의 핀커터(1)는 알루미늄 박판(20)을 가공함에 따라 점차 핀커터 절삭날(4)에 변형이 오게 되므로, 핀커터 절삭날(4)의수명이 다하면 다시 새로운 핀커터(1)로 교체해야 하는데, 일반적인 냉각핀 가공작업에 있어서는 변형된 하나의 핀커터(1)만을 교체하는 것이 아니라, 작업의 용이성 및 신속성을 위해 폼롤(11) 자체를 교체하게 되므로, 그 교체에 막대한 비용이 소모된다.

따라서, 본 발명에서는 핀커터(1)의 수명을 대폭적으로 향상시키기 위해 핀커터(1) 또는 핀커터 절삭날(4)에 별도의 금속표면처리를 수행하여 내마모성이 대폭 향상된 래디컬 질화처리된 핀커터의 제조방법을 설명한다.

일반적으로 금속재질의 제품은 부식 또는 마모에 인해 손상되면 그 수명을다하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 금속표면처리(METAL FINISHING) 분야가 주목받게 되었는데, 상기 금속표면처리에는 도금, 화성처리(인산염피막 등, CHEMICAL COATING), 양극산화피막처리, 도장(PAINT), 라이닝(LINING), 표면경화(CASE HARDENING)등의 다양한 기술이 개발되었다.

상기 도금(PLATING)이란, 금속의 표면이나 비금속표면에 다른 금속을 사용하여 피막을 만드는 처리이며, 처리방법으로는 전기도금, 화학도금, 용융도금, 침투도금, 진공증착도금, 이온도금 등이 있는데, 전기도금이란 전기에너지를 이용하여 금속 또는 비금속 소지에 다른 금속의 피막을 만들어주는 방법이며, 화학도금이란 화학변화를 이용하여 금속 또는 비금속표면에 다른 금속의 피막을 만들어 주는 방법이고, 용융도금이란 금속을 도금하고자 하는 금속의 용융체에 담가서 용융금속의 피막을 만들어 주는 방법이며, 침투도금이란 금속에 다른 금속을 확산시켜서 합금의 피막을 만드는 방법이고, 진공증착도금이란 금속 또는 비금속표면에 다른 금속을 진공내에서 증발시켜 금속피막을 만드는 방법이며, 이온도금이란 글로(GLOW)방전으로 금속이나 가스를 (+)로 이온화시키고 (-)로 가속하여 음극소지에 피막을 만드는 방법이다.

또한, 상기 화성처리란 금속의 표면에 일종의 화학피막을 만들어 주는 화학적인 처리이며, 처리방법으로서는 인산염피막처리, 크로메이트처리(chromate conversion), 착색 등이 있고, 상기 양극산화피막처리는 금속물체를 양극으로 하여전기화학적으로 산화피막을 만드는 방법으로서, 주로 알루미늄(Al)의 산화피막에 널리 사용되고 있으며, 상기 도장이란 부식을 방지하는 동시에 미관을 주기 위한 목적으로 금속의 표면에 도재를 칠하는 방법이고, 상기 라이닝이란 금속으로 만든 탱크 등의 내면에 납판, 고무, 합성수지 등을 피복시키는 것을 말하며, 상기 표면경화란 탄소나 질소 등을 침투시켜서 표면을 경화 또는 기타의 방법으로 물리적 성질을 향상시키는 방법을 의미하는데, 이 처리방법은 주로 금속 열처리 분야에서 취급하고 있다.

한편, 본 발명에 이용되는 표면처리는 새로운 이온질화법인 래디칼질화를 이용하는데, 상기 래디칼질화는 플라즈마 방전에 의한 활성이온(래디칼)을 침투시켜 표면을 경화시키는 방법으로서, 무공해, 에너지절감, 질화층 상태의 제어가 용이하고 350℃ ∼ 500℃ 온도범위의 처리이기 때문에 변형의 발생이 적은 점 등 우수한 특징을 가지고 있다.

이하의 질화처리 공정은 질화처리로(Nitriding Furnace)(도시되지 않음) 내에서 수행되는데, 상기 핀커터(1)는 개별적으로 상기 질화처리로 내에 장입될 수도 있고 별도의 지그(JIG)(도시되지 않음)를 이용하여 결합한 상태에서 장입할 수 도 있다.

한편, 본 발명에 의한 핀커터의 질화처리단계는 이하에서 설명하는 전처리단계를 거쳐야 한다.

먼저, 동일로에 장입되는 질화 처리부품이 모두 동일 재질인지를 확인하고, 처리할 부품들은 톨루엔(C₇H₈)과 아세톤으로 깨끗하게 세척하며, 표면의 균일 또는 찍힘 등을 육안으로 검사하고, 다시 제품의 내경 및 외경을 육안으로 검사하고 세척하며, 질화처리하지 않을 부위에는 CONDURSAL901과 JIG 설비를 이용하여 질화방지를 한다.

상기 전처리단계를 수행한 핀커터 절삭날은 도 6에 도시된 바와 같은 질화처리공정을 수행하는데, 상기 질화처리공정상에서 시간 및 온도는 도 7에 도시된 바와 같은 온도-시간 그래프에 따르는데, 상기 질화처리 공정상의 시간과 온도의 관계는 정확하게 지켜져야 하며, 공정에 따라 변화되는 시간과 온도의 관계는 해당되는 공정에서 같이 설명한다.

제1단계는 진공공정(S1)으로서, 대기압상에서 질화처리로 내에 시편을 장입 후 준진공상태로 만들기 위해 진공펌프를 가동하는 단계로서 최소한 10분의 작업시간을 준수하며, 로내 진공도가 0.1mbar 이하일 경우 다음 공정으로 진행한다.

제 2단계는 가열공정(S2)으로서, 질화처리로 내의 온도를 점차로 상승시키는단계이며, 승온 온도 MAX 250 (℃/HR)로 약 2시간동안 진행된다.

제 3단계는 스퍼터링(Sputtering)가열공정(S3)로서, 질화처리로 내의 온도를 460℃ ∼ 520℃ 까지 스퍼터링으로 온도를 승온시키면서 가스비 2(H₂): 1(Ar)로 로내에 투입하여 최소 0.5시간 동안 진행하며, 전압은 300V ∼ 500V 까지 승압시켜 표면의 불순물을 세정 및 활성화시킨다.

제 4단계는 질화처리공정(S4)로서, 520℃ 온도에서 가스비로 8(H₂) : 2(N₂)를 로내에 투입하여 3시간 동안 진행하며, 전압은 500V를 유지한다.

제 5단계는 1차 냉각공정(S5)로서 플라즈마 반응을 중단하고 520℃에서 120℃까지 냉각속도 MAX 100(℃/HR)로 4∼6시간 동안 대류냉각을 하는데, 120℃에 도달하면 로내 분위기를 측정한 후 이상이 없으면 모든 전원을 오프한다.

제 6단계는 2차 냉각공정(S6)로서 온도가 120℃에 도달하면 질화처리로의 커버를 오픈하여 로내에 공기를 투입한다.

한편, 본 발명을 실시하기 위해서는 반드시 지켜져야 할 기술적 요구사항(Engineering Requirements)이 있는데, 이하에서는 그 내용을 상술한다.

먼저, 각 질화 부품의 경도시험은 마이크로 비커스경도인 Hv 1000 이상이 되어야 하고, 질화층의 깊이는 0.05mm 이상이어야 승인이 되며, 제품의 처리시 시편을 장입하여 매 처리시마다 성적서를 발행한다.

상기 비커스경도(Vickers hardness)란, 대면각(對面角) 136°인 피라미드형 다이아몬드제 압자(壓子)를 재료의 면에 살짝 대어 눌러 피트(pit:들어간 부분)를 만들고, 하중(荷重)을 제거한 후 남은 영구 피트의 표면적(表面積)으로 하중을 나눈 값으로 나타내는 굳기로서, 제품의 경도를 측정하는 일반적인 방법으로 널리 사용되는데, 하중을 Pkg, 피트의 대각선의 길이를 dmm라 하면, 비커스경도 Hv는 H v=1.854 P/d2이 된다. 피트가 닮은 꼴이 되므로 하중의 크기에 관계없이 굳기의 수치가 일정해지는 것이 특징이다. 하중의 크기를 아주 작게 하면 제품의 면에서 직접 굳기를 측정할 수가 있다.

또한, 각 제품을 질화시에는 제품을 대표하는 각 시편을 반드시 동시에 질화처리해야 하며, 시편의 최소요구크기는 20 * 10 이고, 시편 표면은 각 부품의 질화 전 표면조도와 동일해야 한다. 모든 측정 자료와 결과는 질화 처리를 실시한 처리 로와 장입 및 처리작업단위(CHARGE) 별로 식별이 가능하도록 해야 하며, 경도, 질화층 두께가 각각의 재질별 시편에 의해 측정되어진다.

또한, 각 처리작업단위(CHARGE)별로 질화처리된 부품 명세(LIST) 및 1시간 간격으로 측정된 작업 중 온도, 투입 가스량은 기록, 유지되어야 한다.

각종 작업 중 측정된 자료 및 시험결과와 제품의 표면상태 평가결과, 시편 시험결과 등은 별도의 품질관리 절차에 따라 유지되어야 하며, 질화 처리 후 각각의 측정결과가 규정치를 벗어날 경우 그 결과 및 수정조치방안을 수립하여 보고서로 통지해야 한다.

상기 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 질화처리공정이 완료되면, 본 발명에 의한 핀커터는 도 8에 도시된 바와 같이 래디컬 질화처리된 핀커터 절삭날(4)를 형성하게 되는데, 필요한 경우 래디컬 질화처리되는 부위는 질화처리공정 상에서 임의로 조절이 가능하다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 핀커터 절삭날 부위만 래디컬 질화처리하여 질화처리된 핀커터 절삭날(30)을 형성할 수도 있고, 핀커터(1) 전체부위를 래디컬 질화처리 할 수도 있는데, 냉각핀 가공시 알루미늄 박판(20)에 직접적으로 접촉하는 부위는 핀커터 절삭날(4)이므로, 비용대비한 효과를 감안하여 본 발명에서는 일실시례로서 핀커터 절삭날(4) 부위만 래디컬 질화처리한 것을 도시하였으므로, 상기 질화처리된 핀커터 절삭날(30) 부위에 한정하여 본 발명의 권리범위가 제한되지는 않는다.

한편, 본 발명의 다른 실시례로서는 산질화 처리된 핀커터가 제안될 수 있는데, 상기에서 설명한 바와 같이 각각의 산질화가 갖고 있는 장단점이 있으므로, 제조환경 또는 사용환경에 따라 적절한 산질화법을 응용하여 산질화 처리된 핀커터를 제조하게 된다.

즉, 단시간에 일정 깊이 이상의 질화층을 형성하고자 하는 경우에는 염욕법 또는 산소첨가법을 사용하여 산질화처리된 핀커터를 제조할 수 있으며, 질화가 잘 되지 않는 내열강(SUH36) 및 스테인레스강(SUS304)에서는 산소첨가법을 사용하여 산질화된 핀커터를 제조할 수 있고, 소량생산에 강한 내식성을 요구되는 경우에는 가스 복합질화법을 사용하여 산질화된 핀커터를 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법은 핀커터 절삭날(4) 부위를 래디칼질화법을 이용하여 표면경화시킴으로써, 핀커터(1)의 피로강도가 향상되어 내구성이 대폭 높아지고 내마모성을 증진시켜 제품의 수명이 연장되므로, 수명이 다한 핀커터(1)의 교체비용에 비해 극히 적은 비용으로 핀커터(1)에 래디컬 질화처리를 수행함으로써 냉각핀을 가공하기 위한 핀커터의 교환주기를 대폭적으로 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 냉각핀을 가공하는 핀커터의 표면처리방법에 있어서,

   질화처리로 내에 시편을 장입 후 준진공상태로 만들기 위해 진공펌프를 가동하는 단계로서 최소한 10분의 작업시간을 준수하며, 질화처리로 내의 진공도가 0.1mbar 이하일 경우 다음 공정으로 진행하는 진공공정(S1)과; 승온 온도 MAX 250 (℃/HR)로 약 2시간동안 진행되는 가열공정(S2)과; 질화처리로 내의 온도가 460℃ ∼ 520℃ 까지 스퍼터링으로 온도를 승온시키면서 가스비 2(H₂): 1(Ar)로 로내에 투입하여 최소 0.5시간 동안 진행하며, 전압은 300V ∼ 500V 까지 승압시켜 표면의 불순물을 세정 및 활성화시키는 스퍼터링(Sputtering)가열공정(S3)과; 질화처리로의 온도를 520℃ 로 유지한 상태에서 가스비로 8(H₂) : 2(N₂)를 로내에 투입하여 3시간 동안 진행하며, 전압은 500V를 유지하는 질화처리공정(S4)과; 플라즈마 반응을 중단하고 520℃에서 120℃까지 냉각속도 MAX 100(℃/HR)로 4∼6시간 동안 대류냉각을 하는데, 120℃에 도달하면 로내 분위기를 측정한 후 이상이 없으면 모든 전원을 오프하는 1차 냉각공정(S5)과; 온도가 120℃에 도달하면 이온질화 처리로의 커버를 오픈하여 로내에 공기를 투입하는 2차 냉각공정(S6)이 진행되며;

   상기와 같은 6개의 공정(S1∼S6)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 래디칼 질화처리된 핀커터의 제조방법.