KR20090120919A - Method of increasing service life of press tools - Google Patents

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성병근
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

PURPOSE: A method for lifetime of press die improvement is provided to produce the press die including excellent abrasion resistance and easy workability by using nano structure cermet coating material having easy workability and excellent abrasion resistance. CONSTITUTION: The abrasion resistant coating is performed on the press die surface by applying a spraying coating process. The nano structure cermet coating material is performed for obtaining excellent abrasion resistance and easy workability. The ceramic particle size is fined into the nano structure cermet coating material less than 1 micrometer. The coating material is the tungsten carbide-cobalt(WC-Co) coating material. The nano structure cermet coating material includes the micro-structure(4) like being combined with the metal after the micron-size ceramics is pulverized.

Description

프레스 금형의 내구수명 향상 방법{Method of Increasing Service Life of Press Tools}How to improve the service life of press molds {Method of Increasing Service Life of Press Tools}

본 발명은 프레스 금형의 내구수명을 향상하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레스 금형의 표면에 용사 코팅하여 코팅층을 형성하는 방법에 있어서 나노구조 써멧계 코팅재를 적용하여 프레스 금형의 표면에 형성된 코팅층의 연마가공을 용이하게 함과 동시에 박판 금속의 프레스 성형 가공시 내마모성을 향상하도록 하는 프레스 금형의 내구수명 향상 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for improving the durability life of a press die, and more particularly, in the method of forming a coating layer by spray coating on the surface of a press die, a coating layer formed on the surface of a press die by applying a nanostructured cermet-based coating material. The invention relates to a method for improving the service life of a press die for facilitating polishing and improving wear resistance during press forming of thin metal.

프레스 금형은 박판 금속을 소재로 하여 이어 붙임이 없이 소성변형 등에 의하여 필요한 형상으로 동일규격의 제품을 다량으로 성형 가공하여 생산하도록 하는 금형이다. 프레스 금형 기술은 현재 자동차, 전기전자 통신기기, 정밀기계, 항공기 부품, 사무기기, 건축재 등 많은 분야에서 활용되고 있는 산업 기반 기술로, 특히 자동차 산업의 각종 부품 생산에 널리 활용되고 있다.Press mold is a mold that uses a thin metal as a material to form and process a large amount of products of the same standard in a shape required by plastic deformation, etc., without sticking. Press mold technology is an industry-based technology that is currently being used in many fields such as automobiles, electric and electronic communication devices, precision machines, aircraft parts, office equipment, building materials, and is widely used for producing various parts of the automobile industry.

현재 국내 자동차용 부품 생산을 위한 중대형 프레스 금형은 제조 단가 절감 및 제조 기간 단축을 위해 대부분 주조재로 제조되고 있으며, 이러한 주조재로 제 조되는 프레스 금형은 금형강(주강재)으로 제조되는 경우에 비해 내구성이 떨어지는 문제가 있다. Currently, large and medium press molds for the production of domestic automotive parts are mostly made of casting materials in order to reduce manufacturing costs and shorten manufacturing periods, and press molds made of such casting materials are made of mold steel (cast steel). There is a problem of inferior durability.

이와 같은 내구성 문제를 보완하기 위한 프레스 금형의 표면처리 방법으로 경질 크롬 도금 기술이 적용되고 있으나, 경질 크롬 도금 기술은 전 세계적으로 심화되는 환경 규제에 따라 적용이 점차적으로 제한되고 그 처리 비용도 증가되고 있는 추세이며 타 표면처리 방법에 비해 상대적으로 낮은 내구 성능으로 인해 요구되는 금형 수명을 만족시키지 못하는 문제점을 가진다.Hard chromium plating technology is applied as a surface treatment method for press molds to compensate for such durability problems, but hard chrome plating technology is gradually limited in application due to the global environmental regulations, and the processing cost is increased. There is a trend that there is a problem that does not meet the required mold life due to the relatively low durability performance compared to other surface treatment methods.

특히, 프레스 금형의 주요 응력/마모 집중 부위인 다이(Die) 비드(Bead)부 및 펀치(Punch) R 형상부에서는 크롬 도금의 낮은 내마모성으로 인해 금형부 국부 손상(발청 현상)이 자주 발생하며 이에 따른 금형의 잦은 보수로 인해 수리 비용이 증가됨은 물론 제품 생산에 차질이 생기는 등의 문제가 발생한다. In particular, the die bead and punch R-shape areas, which are the main stress / wear concentration areas of the press die, are frequently damaged due to the low wear resistance of chromium plating. Frequent maintenance of the mold increases the cost of repairs as well as disrupts the production of the product.

따라서 현재 국내 자동차 산업계에서는 기존 경질 크롬 도금 기술이 적용된 프레스 금형의 낮은 수명과 환경 문제를 해결할 수 있는 새로운 고성능 청정 표면처리 방법에 대한 필요성이 절실하게 요구되고 있다.Therefore, the domestic automotive industry is in urgent need for a new high performance clean surface treatment method that can solve the low life and environmental problems of the press mold with the existing hard chrome plating technology.

일반적인 금형의 경우, 내구수명 향상을 위한 표면처리 방법으로는 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 이온주입법(Ion Implantation), TD 코팅법(Toyota Diffusion) 등 다양한 방법들이 적용되고 있다. 그러나 이들은 모두 챔버(chamber)내에 금형을 장입하여야 하는 공정상의 특징으로 인하여 중량이 수십 톤에 달하는 자동차용 중대형 프레스 금형에 적용하는 데에는 설비 및 비용 측면에서 큰 제약이 따른다.In general mold, surface treatment methods for improving durability life include physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), ion implantation, and TD coating (Toyota Diffusion). Various methods are applied. However, they all have great limitations in terms of equipment and cost in application to medium and large press molds for automobiles weighing several tens of tons due to the process characteristics of inserting a mold into a chamber.

이와 같은 문제를 극복하기 위하여 중대형 프레스 금형의 내구수명 향상을 위한 표면처리 방법으로 용사 코팅 기술(thermal spraying)의 적용을 고려하여 볼 수 있다. 용사 코팅 기술은 분말 또는 선재 형상의 소재를 화염, 프라즈마 등의 고온열원으로부터 가열하여 용융액적으로 변화시키고 고속으로 기재에 가속 충돌시킨 후 급냉응고되어 적층되는 코팅층을 형성하는 기술이다. 이러한 용사 코팅 기술은 모재(금형)의 형상 및 크기에 제약이 거의 없으며, 현장 시공이 가능하고, 다양한 소재를 사용할 수 있어 사용 환경에 따른 코팅 특성 최적화가 용이하며, 타 표면처리 공정에 비해 생산성이 매우 높다는 등의 장점을 가지는 친환경 표면처리 기술로 다양한 산업 기계 부품 및 설비의 내구수명 향상을 위해 적용되고 있는 기술이다. In order to overcome such a problem, the application of thermal spraying may be considered as a surface treatment method for improving durability of medium and large press dies. The thermal spray coating technology is a technique of forming a coating layer in which a powder or wire-shaped material is heated from a high temperature heat source such as a flame or a plasma to be melted into liquid droplets, accelerated to a substrate at high speed, and then rapidly cooled and solidified and laminated. The thermal spray coating technology has almost no limitation on the shape and size of the base metal (mold), can be installed on site, and various materials can be used to optimize the coating characteristics according to the use environment, and to improve productivity compared to other surface treatment processes. It is a technology that is applied to improve the durability life of various industrial machinery parts and facilities as an eco-friendly surface treatment technology with the advantage of being very high.

그러나 이러한 장점에도 불구하고 현재 용사 코팅 기술은 몇몇 단순 형상의 압출 다이 부품을 제외하고는 금형의 내구수명 향상 방법으로는 거의 적용되고 있지 않다. 이는 용사 코팅재의 표면 조도가 10㎛ 정도로 커서 용사 코팅 공정 후 반드시 고도의 숙련도와 경험이 요구되는 후가공을 실시해야만 하는 단점에 기인한 것이다.Despite these advantages, however, current thermal spray coating technology is rarely applied as a method for improving the service life of molds except for some simple shaped extrusion die parts. This is due to the disadvantage that the surface roughness of the thermal spray coating material is about 10㎛ large after the spray coating process must be performed after a high level of skill and experience.

즉, 용사 코팅 기술에 의해 내마모 코팅 후 용사 코팅재를 반드시 수작업으로 후가공(연마) 작업을 진행하여야 하는데, 우수한 내마모성을 가지는 용사 코팅재를 금형에서 요구하는 높은 치수 정밀도와 표면 특성(조도) 수준으로 연마 가공하는데 많은 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 기존의 내마모 용사 코팅 기술이 주로 사용되는 각종 롤 및 스크류 등 기계 설비 부품과는 달리 프레스 금형은 표면 형상은 매우 복잡한 경우가 많아 이러한 문제점은 매우 심각해진다. In other words, after the anti-wear coating technology, the thermal spray coating material must be manually processed after the anti-wear coating. The thermal spray coating material having excellent wear resistance is polished to the high dimensional accuracy and surface properties (roughness) level required by the mold. It requires a lot of manpower and time to process, and unlike the various equipment parts such as rolls and screws, which use the conventional anti-wear spray coating technology, the press mold has a very complex surface shape, which is very problematic. It gets serious.

따라서 중대형 프레스 금형의 내구수명을 향상시키는 방법에 있어 용사 코팅 기술은 기존의 경질크롬 도금방법이 가지는 환경문제 및 낮은 내구 성능 문제와 기상 증착법과 같은 타 표면처리 기술들의 크기 제약 문제를 해결할 수 있는 방법이나, 용사 코팅 기술이 중대형 프레스 금형에 상업적으로 적용되기 위해서는 후가공을 용이하게 할 수 있는 방안이 필수적으로 요구된다. 하지만 종래에는 이러한 용사 코팅재의 후가공을 용이하게 할 수 있는 방안에 대한 대비가 부족한 실정이었다. Therefore, in the method of improving the service life of medium and large press dies, the thermal spray coating technology solves the environmental problems of the conventional hard chromium plating methods, low durability performance problems, and size constraints of other surface treatment technologies such as vapor deposition. However, in order for the spray coating technology to be commercially applied to the medium-large press mold, a method for facilitating post processing is required. However, in the related art, there is a lack of preparation for a method for facilitating post-processing of the thermal spray coating material.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 용사 코팅 기술의 프레스 금형 적용을 위하여 가공성이 용이함과 동시에 내마모성이 우수한 나노구조 써멧계 코팅재를 사용함으로서 프레스 금형의 내구수명이 향상되도록 하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been proposed to solve the above problems, a method for improving the endurance life of the press die by using a nanostructured cermet-based coating material that is easy to process and excellent wear resistance for the application of the press mold of the thermal spray coating technology To provide that purpose.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 프레스 금형 내구수명 향상 방법은 분말 또는 선재 형상의 소재를 화염 등의 열원으로 가열, 가속시켜 코팅재를 형성하는 용사 코팅 방법을 적용하여 프레스 금형 표면에 내마모성 코팅을 실시하는 공정에 있어서, 상기 용사 코팅 방법은 우수한 내마모성과 용이한 가공성과 같이 상호 대립되는 특성의 동시확보를 위하여 나노구조 써멧계 코팅재를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the press die durability improvement method of the present invention is a wear-resistant coating on the surface of the press mold by applying a spray coating method for forming a coating material by heating and accelerating a powder or wire-shaped material with a heat source such as a flame In the process of performing, the thermal spray coating method is characterized in that it is carried out using a nano-structure cermet-based coating material for the simultaneous acquisition of properties that are opposed to each other, such as excellent wear resistance and easy processability.

이 때, 상기 나노구조 써멧계 코팅재는 세라믹 입자 크기가 1마이크로미터 이하로 미세화되어 있는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the nanostructured cermet-based coating material has a micronized ceramic particle size of 1 micrometer or less.

이 때, 상기 써멧계 코팅재로는 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co)계 코팅재가 사용될 수 있다.At this time, the cermet-based coating material may be a tungsten carbide-cobalt (WC-Co) coating material.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 나노구조 써멧계 코팅재를 사용하여 용사 코팅하는 것을 특징으로 하는 프레스 금형의 내구수명 향상 방법에 의하면, 우수한 내마모성과 용이한 가공성과 같이 상호 대립되는 특성을 동시에 갖춘 프레스 금형을 제조할 수 있다.As described above, according to the method for improving the service life of the press die by using the nanostructured cermet-based coating material of the present invention, the press die having simultaneously opposed properties such as excellent wear resistance and easy workability Can be prepared.

또한 종래의 기술이 가진 문제점을 해결하여 친환경적이면서도 금형의 크기와 형상의 제약을 받지 않음과 동시에 경제적인 방법에 의하여 내구수명이 향상된 프레스 금형을 제조할 수 있다. In addition, by solving the problems with the conventional technology, it is possible to manufacture a press die which is environmentally friendly and is not restricted by the size and shape of the mold and at the same time economically improved durability.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the technical spirit of the present invention may be sufficiently delivered to those skilled in the art.

써멧(cermet)계 코팅재는 내마모성이 요구되는 부품 설비에 주로 적용되는 대표적인 내마모성 용사 코팅재이다. 써멧계 코팅재는 고경도의 세라믹 입자들이 금속계 기지 내에 분포하는 미세 조직을 가지는 복합 소재로 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co)계 코팅재가 대표적이다. Cermet coating material is a representative wear-resistant spray coating that is mainly applied to parts equipment requiring abrasion resistance. The cermet-based coating material is a composite material having a microstructure in which high-hardness ceramic particles are distributed in a metal matrix, such as tungsten carbide-cobalt (WC-Co) -based coating material.

통상 용사 코팅 공정에서 사용하는 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co) 등 써멧계 코팅재는 경화상인 세라믹 입자의 크기가 수~수십 마이크로미터 정도의 크기를 가지나, 본 발명에서는 코팅재로 세라믹 입자 크기를 1마이크로미터 이하로 미세화한 나노구조 써멧계 소재를 사용한다.Cermet-based coating materials such as tungsten carbide-cobalt (WC-Co) commonly used in the thermal spray coating process have a size of several to several tens of micrometers of the ceramic particles which are curable phases, but in the present invention, the size of the ceramic particles is 1 micron as the coating material. Nanostructured cermet-based materials refined to less than a meter are used.

나노구조 써멧계 용사 코팅재는 마모 상대재의 경도에 따라 상이한 마모 거동을 보인다. 즉 나노구조 써멧계 용사 코팅재가 상대적으로 경도가 높은 상대재에 의해 마모되는 경우에는 기존 마이크론 구조 코팅재에 비해 내마모성이 크게 저하되나, 상대적으로 낮은 경도의 상대재와 마모되는 경우에는 보다 우수한 내마모성을 가진다. Nanostructured cermet-based spray coatings exhibit different wear behaviors depending on the hardness of the wear counterpart. In other words, when the nano-structured cermet-based sprayed coating is worn by a relatively high hardness, the wear resistance is significantly lower than that of the conventional micron-structured coating. .

도 1은 고경도 연마재에 의한 용사 코팅재의 가공성을 비교설명하기 위하여 마이크론 및 나노 구조 써멧계 코팅재의 조직구성을 나타낸 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of the micron and nano-structure cermet-based coating material in order to compare the processability of the thermal spray coating material with a high hardness abrasive.

도 1의 (a)는 종래의 용사 코팅재로 사용되는 마이크론 구조 써멧계 코팅재의 조직구성을 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 방법에 적용되는 나노 구조 써멧계 코팅재의 조직구성을 나타낸 것이다. Figure 1 (a) shows the structure of the micro-structure cermet-based coating material used as a conventional thermal spray coating material, Figure 1 (b) shows the structure of the nano-structure cermet-based coating material applied to the method of the present invention will be.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 마이크론 구조 써멧계 코팅재는 수~수십 마이크로미터 크기의 세라믹 경화상 입자들(2)로 구성되어 있으며, 상기 세라믹 경화상 입자(2)들이 마모 상대재인 연마재(3)의 진행을 방해하여 마모 저항성이 높다. 이 경우 상대적으로 연한 금속 기지(1)가 선택적으로 우선 마모되고 이로 인해 세라믹 경화상 입자(2)들과 금속 기지(1)간의 결합력이 저하되어 세라믹 경화상 입자(2)가 탈락되는 형태로 코팅재의 마모가 진행된다. 따라서 연마 공정 측면에서 보면 마이크로 구조 써멧계 코팅재를 사용하는 경우, 연마가 매우 어려우며 연마 후 많은 표면결함이 발생되는 문제점이 발생한다.As shown in (a) of FIG. 1, the micron-structured cermet-based coating material is composed of ceramic cured particles 2 having a size of several to several tens of micrometers, and the ceramic cured particles 2 are abrasive abrasives. It hinders the progress of (3) and has high abrasion resistance. In this case, the relatively soft metal base (1) is selectively worn first, and as a result, the bonding force between the ceramic curable particles (2) and the metal base (1) is lowered so that the ceramic curable particles (2) are dropped. Wear progresses. Therefore, in terms of the polishing process, when using the micro-structured cermet-based coating material, it is very difficult to polish and there is a problem that many surface defects are generated after polishing.

반면 나노구조 써멧계 코팅재는, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 마치 마이크론 크기 세라믹 경화입자가 미세하게 분쇄된 후 금속재로 결합된 것과 같은 미세 조직(4)을 가지므로 고경도 연마재(3)가 금속 기지층을 직접 연삭하는 형태의 마모 기구가 작용한다. 따라서 연마가 매우 용이하며 연마 후 표면결함이 발생되지 않아 연마면의 품질 또한 매우 높게 된다. 이와 같이 나노구조 써멧계 소재를 적용함으로써 용사 코팅 기술의 프레스 금형 적용시 요구되는 용이한 가공성을 확보할 수 있게 된다. On the other hand, nanostructured cermet-based coating material, as shown in (b) of FIG. 1, because it has a microstructure (4) as if the micron-size ceramic cured particles are finely pulverized and bonded to a metal material, so that the high hardness abrasive ( 3) A wear mechanism in the form of grinding the metal matrix directly. Therefore, the polishing is very easy and the surface defect does not occur after polishing, the quality of the polishing surface is also very high. By applying the nano-structured cermet-based material in this way it is possible to ensure the easy processability required when applying the press mold of the thermal spray coating technology.

한편 프레스 공정에서 사용되는 금속 박판은 일반적으로 나노구조 써멧계 코팅재보다 경도가 낮으므로, 최종적으로 제작된 프레스 금형을 사용하여 제품을 성형하는 프레스 공정에 있어서는 도 1과 같은 형태의 마모 기구가 작용되지 않는다. 나노구조 써멧계 코팅재는 상대적으로 저경도의 상대재와 마모되는 경우에는 기존의 마이크론 구조 써멧계 코팅재에 비해 우수한 내마모 특성을 가진다. 이는 나노구조 써멧계 코팅재의 경우 세라믹 경화상 입도(grain size) 감소 및 표면적 증가로 인해 금속 기지와의 결합력이 향상되며, 경화상 입자간 간격(mean dislocation distance) 감소 효과 등으로 인해 코팅재의 내충격 특성이 향상되기 때문이다.On the other hand, since the thin metal plate used in the pressing process is generally lower in hardness than the nanostructured cermet-based coating material, the wear mechanism of the form shown in FIG. 1 does not work in the pressing process of forming a product using the finally produced press mold. Do not. The nanostructured cermet-based coating material has excellent wear resistance when compared with a relatively low hardness counterpart. In the case of nanostructured cermet-based coating material, the bonding strength with the metal matrix is improved due to the decrease of grain size and surface area of the ceramic cured phase, and the impact resistance characteristics of the coating material due to the reduction of the mean dislocation distance between the cured phases. Because it is improved.

이 때, 상기 나노구조 써멧계 코팅재는 세라믹 입자 크기가 1마이크로미터 이하로 미세화되어 있어 용사 코팅 후 연마시 가공성, 프레스 공정시 내마모성을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다. At this time, the nano-structure cermet-based coating material is fine to the ceramic particle size of less than 1 micrometer, it is preferable to improve the workability during polishing after spray coating, wear resistance during the pressing process.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예]EXAMPLE

내마모성이 요구되는 부품 설비에 대표적인 용사 코팅재로 사용되고 있는 대표적인 써멧계 소재인 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co) 코팅재를 사용하여 프레스 금형의 표면에 용사 코팅하여 코팅층을 형성하였다. 이와 같이 프레스 금형의 표면에 형성된 코팅층을 마모상대재로 연마하여 마모상대재의 경도에 따른 마이크론 구조 및 나노 구조 써멧계 코팅재의 내마모 특성 차이를 확인하기 위하여 SUGA시험(ASTM 규격 D6037)과 Dry Sand Abrasion 시험(ASTM 규격 G65)을 실시하였다. SUGA 마모 시험은 코팅재의 경도(1200~1500Hv)보다 높은 2500~2800Hv의 경도를 가지는 탄화규소(SiC)를 마모 상대재로 사용하는 마모시험방법이며, Dry Sand Abrasion 시험은 코팅재의 경도(1200~1500Hv)보다 낮은 700~1000Hv의 경도를 가지는 이산화규소(SiO2)를 마모 상대재로 사용하는 마모시험방법이다. A tungsten carbide-cobalt (WC-Co) coating material, which is a typical cermet-based material that is used as a typical thermal spray coating material for parts equipment requiring abrasion resistance, was thermally coated on the surface of a press mold to form a coating layer. In this way, the coating layer formed on the surface of the press die was polished with a wear counterpart to confirm the difference in abrasion resistance of the micron- and nano-structure cermet-based coating materials according to the hardness of the wear counterpart. SUGA test (ASTM standard D6037) The test (ASTM standard G65) was performed. SUGA abrasion test is a wear test method using silicon carbide (SiC) having a hardness of 2500 ~ 2800Hv higher than the hardness of the coating material (1200 ~ 1500Hv), and dry sand abrasion test is a hardness test of the coating material (1200 ~ 1500Hv). Abrasion test method using silicon dioxide (SiO 2 ), which has a hardness of 700 ~ 1000Hv lower than).

상기와 같이 실시하여 마모량을 측정한 결과를 아래의 표 1에 나타내었다. The results of measuring the amount of wear carried out as described above are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112008035941015-PAT00001
Figure 112008035941015-PAT00001

도 2는 마이크론 및 나노 구조 써멧계 코팅재의 마모 상대재 경도에 따른 마모 특성을 비교설명하기 위하여 상기와 같이 실시하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 2 is a graph showing the results measured and carried out as described above to compare the wear characteristics according to the wear counterpart hardness of the micron and nanostructured cermet-based coating material.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 용사 코팅재의 경도보다 높은 경도를 가지는 탄화규소(SiC)를 마모 상대재로 하였을 때의 나노구조 써멧계 코팅재의 마모량은 30(mg)으로 마이크론구조 써멧계 코팅재의 마모량(8mg)에 비해 3배 이상 크게 나타났다. 이는 나노구조 써멧계 코팅이 마이크론구조 써멧계 코팅의 경우보다 용이한 연마 가공성을 가짐을 보여주는 결과이다. As shown in (a) of FIG. 2, the wear amount of the nanostructured cermet-based coating material when the silicon carbide (SiC) having a hardness higher than that of the thermal spray coating material is used as a wear counterpart is 30 (mg) and the micron structure It was more than three times larger than the amount of abrasion (8 mg) of the mat-based coating material. This is a result showing that the nanostructured cermet-based coating has easier polishing processability than that of the micron-structured cermet-based coating.

또한 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 용사 코팅재의 경도보다 낮은 경도를 가지는 이산화규소(SiO2)를 마모 상대재로 하였을 때의 나노구조 써멧계 코팅재의 마모량은 36(mg)으로 마이크론구조 써멧계 코팅재의 마모량(51mg)의 70% 수준인 것으로 나타났다. 이는 프레스 금형의 금속 박판 성형 공정시 나노구조 써멧계 코팅 재를 사용하여 제조된 프레스 금형의 경우에 마이크론구조 써멧계 코팅재를 사용하여 제조된 프레스 금형의 경우보다 우수한 내마모성을 가질 수 있음을 보여주는 결과이다. In addition, as shown in (b) of FIG. 2, the wear amount of the nanostructured cermet-based coating material when the silicon dioxide (SiO 2 ) having a hardness lower than that of the thermal spray coating material is used as a wear counterpart is 36 (mg) to a micron. It was found to be 70% of the amount of wear of the structural cermet-based coating material (51 mg). This result shows that the press mold manufactured using the nanostructured cermet-based coating material in the metal sheet forming process of the press die may have better wear resistance than the press mold manufactured using the micronized cermet-based coating material. .

따라서 본 발명의 프레스 금형의 내구수명 향상 방법은 나노구조 써멧계 용사 코팅재의 마모 상대재 경도에 따른 마모 기구 변화에 착안한 방법으로, 이를 프레스 금형에 적용하여 고경도 연삭재를 사용하는 후가공 공정시에는 기존의 마이크론구조 써멧계 용사 코팅재를 사용하여 제조한 프레스 금형을 후가공하는 경우에 비해 매우 용이한 가공이 가능함과 동시에, 나노구조 써멧계 코팅재에 비해 상대적으로 경도가 낮은 박판 금속의 프레스 성형 가공 공정시에는 기존의 마이크론구조 써멧계 코팅재를 사용하여 제조한 프레스 금형의 경우보다 우수한 내마모성을 확보할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the method of improving the service life of the press die of the present invention is a method of paying attention to the change in wear mechanism according to the wear counterpart hardness of the nanostructured cermet-based sprayed coating material, which is applied to the press mold during the post-processing process using a high hardness abrasive material. In the press molding process using a conventional micron-structured cermet-based spray coating material, it is possible to perform a very easy process compared to the case of post-processing and at the same time press molding process of sheet metal with a relatively low hardness compared to the nano-structured cermet-based coating material. In the case of the press mold manufactured using a conventional micron structure cermet-based coating material will be able to secure excellent wear resistance.

도 1은 연마재에 의한 용사 코팅재의 가공성을 비교설명하기 위하여 마이크론 및 나노 구조 써멧계 코팅의 조직구성을 나타낸 개략도.Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of the micron and nanostructured cermet-based coating in order to explain the processability of the thermal spray coating material by the abrasive.

도 2는 마이크론 및 나노 구조 써멧계 코팅재의 마모 상대재 경도에 따른 마모 특성을 비교설명하기 위한 그래프.Figure 2 is a graph for comparing the wear characteristics according to the wear counterpart hardness of the micron and nano-structure cermet-based coating material.

Claims (3)

분말 또는 선재 형상의 소재를 화염 등의 열원으로 가열, 가속시켜 코팅재를 형성하는 용사 코팅 방법을 적용하여 프레스 금형 표면에 내마모성 코팅을 실시하는 공정에 있어서, In the process of applying a spray-resistant coating method to the surface of the press die by applying a spray coating method of heating and accelerating a powder or wire-like material with a heat source such as a flame to form a coating material, 상기 용사 코팅 방법은 우수한 내마모성과 용이한 가공성과 같이 상호 대립되는 특성의 동시확보를 위하여 나노구조 써멧계 코팅재를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 프레스 금형의 내구수명 향상 방법.The spray coating method is a method for improving the durability life of the press die, characterized in that it is carried out using a nano-structured cermet-based coating material for the simultaneous securing of properties, such as excellent wear resistance and easy processability. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 나노구조 써멧계 코팅재는 세라믹 입자 크기가 1마이크로미터 이하로 미세화되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 금형의 내구수명 향상 방법.The nanostructured cermet-based coating material is a method of improving the durability life of the press die, characterized in that the ceramic particles are micronized to less than 1 micrometer. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 코팅재는 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co)계 코팅재인 것을 특징으로 하는 프레스 금형의 내구수명 향상 방법.The coating material is a tungsten carbide-cobalt (WC-Co) coating material characterized in that the durability life of the press die.
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