KR20100027676A - Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same - Google Patents

Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20100027676A
KR20100027676A KR1020080086682A KR20080086682A KR20100027676A KR 20100027676 A KR20100027676 A KR 20100027676A KR 1020080086682 A KR1020080086682 A KR 1020080086682A KR 20080086682 A KR20080086682 A KR 20080086682A KR 20100027676 A KR20100027676 A KR 20100027676A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nitrogen
layer
lubricity
nitriding
molded body
Prior art date
Application number
KR1020080086682A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100989690B1 (en
Inventor
김정은
Original Assignee
김정은
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김정은 filed Critical 김정은
Priority to KR1020080086682A priority Critical patent/KR100989690B1/en
Publication of KR20100027676A publication Critical patent/KR20100027676A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100989690B1 publication Critical patent/KR100989690B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00Metallic substrate
    • B05D2202/10Metallic substrate based on Fe
    • B05D2202/15Stainless steel

Abstract

PURPOSE: A metal forming die which has a nitrogen hardening layer with excellent lubricant, and a manufacturing method thereof are provided to form a hybrid multi layer through deep-nitriding and lubricant-coating. CONSTITUTION: A manufacturing method of a metal forming die which has a nitrogen hardening layer with excellent lubricant is as follows. The surface of a material is washed and dried(S100). A nitrogenous compound layer is formed on the surface(S200). A porous compound layer is formed on the nitrogenous compound layer(S300). A lubricant is sprayed on the porous compound layer, or the material in which the porous compound layer is formed is immersed in the lubricant(S400). The lubricating film layer is hardened in 150°C to 400°C.

Description

윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체 및 이의 제조방법{Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same}Metal molding having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity and a method for manufacturing the same {Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same}

본 발명은 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 강판 또는 비철금속의 판재의 표면 손상을 방지하는 처리로서 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal molded body having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity and a method for manufacturing the same, and specifically, a metal molded body having a nitrogen-cured layer having excellent lubricity as a treatment for preventing surface damage of a steel sheet or a plate of nonferrous metal, and a method of manufacturing the same. It is about.

자동차용 차체를 구성하는 판재는 부위 및 기능에 따라 다양한 기계적 물성의 재질 및 규격으로 구성된다. 최근 들어 차량의 경량화를 통한 배출가스의 저감 및 무상보증기간의 증가에 대처하기 위해 자동차용 부품 소재 산업에도 급격하게 많은 변화들이 일어나고 있다.The plate constituting the vehicle body is composed of materials and specifications of various mechanical properties according to the part and function. Recently, in order to cope with the reduction of emissions and increase in the free warranty period by lightening the vehicle, a lot of changes are rapidly occurring in the automotive parts and materials industry.

우선, 자동차용 샤시 부품들을 살펴보면, 철판 두께의 박막화에 따른 물성 보완 목적으로 고장력 강판(HSLA, High Strength Low Alloy), 샌드위치 판넬, TWB(Tailer Welded Blank)강판 등의 채택이 급증하고 있다. 또한, 무상보증 기간 증가에 따른 내식성을 보완할 목적으로 스텐레스 강판,합금도금 강판, 2중 도금강 판, 수지피복 도금강판, 기타 특수 표면처리강판 등의 채택 역시 급증하고 있다.First of all, in the case of automobile chassis parts, the adoption of high strength low alloy (HSLA), sandwich panels, and tail welded blank (TWB) steel sheets is rapidly increasing in order to supplement properties due to the thinning of steel sheets. In addition, the use of stainless steel plate, alloy plated steel plate, double plated steel plate, resin coated plated steel sheet, and other special surface treated steel sheet is also rapidly increasing in order to supplement corrosion resistance according to the increase of free warranty period.

이와 같은 특수 재질 및 표면처리 판재들은 강도가 높아서 신율이 떨어지기 때문에 성형작업시 높은 면압 또는 부하로 인해 금형과 판재사이의 마찰저항 증가 및 눌러붙음이 일어나고, 이로 인한 금형표면에 스크러치 발생 및 마모속도가 증가하게 된다. 도금강판 역시 성형 작업동안 탈락된 도금층(powdering)들이 접촉표면에 눌러붙어 있다가 마모분으로 작용하여 금형 표면에 심한 스크러치를 야기시켜 금형표면 손상은 물론 피성형체 표면에 스크러치를 발생시켜 경우에 따라 심각한 품질문제를 발생시킨다.Since these special materials and surface treatment plates have high strength and low elongation, the frictional resistance between the mold and the plate increases due to high surface pressure or load during molding, which causes scratches and wear on the mold surface. The speed will increase. Plated steel sheets, which are dropped during the molding operation, are pressed to the contact surface and act as abrasion, causing severe scratches on the mold surface, causing damage to the mold surface and scratches on the surface of the object. This causes serious quality problems.

더욱이 차량의 생산량 증가로 금형의 작업속도 증가(SPM, Strokes Per Minute), 타발량 증가 및 사용연수 증가로 금형의 품질을 대폭 향상시켜야 하는 절박한 상황에 처해 있다. 이같은 문제들을 해소하기 위해 금형재질의 고강도화, 열처리 기술 개선 및 고경도의 표면피막 형성 등이 이루어져 왔지만, 이미 한계상황에 이르렀으며, 마모와 눌러붙음 그리고 스크러치 발생을 근본적으로 해결하기 위해서는 윤활성을 갖춘 금형의 표면경화처리가 요구된다는 것이다.In addition, there is an urgent situation in which the quality of molds must be drastically improved due to the increase in the production of molds (SPM, Strokes Per Minute), the increase in the number of strokes and the increase in the service life. In order to solve these problems, the strength of mold materials, the improvement of heat treatment technology, and the formation of hard surface coatings have been made, but the limit situation has already been reached, and the lubrication is required to fundamentally solve the wear, sticking and scratch occurrence. Surface hardening of the mold is required.

금형상에 내마모 피복처리를 위해 일반적으로 적용되고 있는 기술은 물리증착(PVD, Physical Vapor Deposition) 코팅, 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition), 열확산 피복(TD;Thermal Diffusion Layer), 경질크롬도금 등이 적용되어 왔다. Commonly applied techniques for abrasion resistant coatings on molds include physical vapor deposition (PVD) coating, chemical vapor deposition (CVD), thermal diffusion layer (TD), and hard chromium plating. And the like have been applied.

각 기술별로 살펴보면, 물리증착의 경우, PVD기술 및 보급이 성장하면서 금형 코팅에도 이 기술이 확대 보급되고 있다. 처리 온도가 낮고 다양한 물성의 경질 피막을 금형에 응용할 수 있으나, 코팅 및 세척장치 설치비용이 고가이고 처리비용 또한 고가이며, 코팅공정변수가 많고 제어가 까다롭다. 또한, 처리 제품의 사이즈에 제한이 있으며, 코팅 처리 전에 담금질처리나 플라즈마 질화 등과 같은 전열처리가 필요하다. 더구나 주철금형은 내부에 함유한 편상 또는 구상형태의 흑연들이 세척과정에서 세척액을 흡수하여 코팅공정중 아웃개싱(Out gasing) 및 이로 인한 전기적 아크(Electric arcing)가 코팅공정중에 발생할 위험이 크다.In terms of each technology, in the case of physical vapor deposition, PVD technology and diffusion have been growing, and this technology is also widely used in mold coating. Although it is possible to apply a hard coating of various physical properties to the mold with low processing temperature, the installation cost of coating and washing apparatus is expensive, the processing cost is also expensive, and the coating process parameters are high and the control is difficult. In addition, the size of the treated product is limited, and before the coating treatment, an electrothermal treatment such as quenching treatment or plasma nitriding is required. In addition, cast iron mold has a high risk of outgassing and electrical arcing caused by the coating process because the flake or spherical graphite contained therein absorbs the cleaning solution during the cleaning process.

또한, 상기의 열확산(TD) 방법은 고온의 용융염을 이용하여 열침투 확산법에 의해 금형 표면에 경질의 피막을 형성시키는 기술로 피막이 견고하고, 처리공정 역시 간단하여 수년 전까지 국내에서도 많이 활용되었지만, 최근 들어 하기와 같은 문제점들로 인해 수요가 급감하고 있다. 열확산 처리의 문제점은 처리온도가 약 1,000℃에서 10~12시간의 장시간 처리에 따른 심한 변형 및 조직의 조대화로 금형이 취약해지고, 폐슬러지 발생 및 대기오염문제가 수반되며, 용접처리된 금형은 처리가 불가하다. 또한, 고속도강 또는 합금금형강과 같은 일부의 고급 강재에만 적용이 가능하고, 탄소 공구강이나 저탄소합금강, 주철과 같은 범용강 등에는 사용하지 못하여 처리 금형의 재질에 제한을 받는다. 또한 고온에서 장시간 처리에 따른 금형의 노화로 재활용이 어려우며, 용융염액 조성을 일정하게 유지하기가 어려운 단점이 있다.In addition, the thermal diffusion (TD) method is a technique for forming a hard film on the surface of the mold by heat permeation diffusion method using a molten salt of high temperature, the film is solid, and the processing process is simple, but was widely used in Korea until several years ago. In recent years, demand has been declining due to the following problems. The problem of thermal diffusion treatment is that the mold becomes vulnerable due to the severe deformation and coarsening of the tissue due to the long-term treatment for 10 to 12 hours at the processing temperature of about 1,000 ° C, and the waste sludge generation and the air pollution problem are involved. Processing is impossible. Also, It can be applied only to some high grade steel such as high speed steel or alloy mold steel, and can not be used for general purpose steel such as carbon tool steel, low carbon alloy steel, cast iron and so on. In addition, it is difficult to recycle due to aging of the mold due to long-term processing at high temperature. There is a disadvantage that it is difficult to keep the molten salt composition constant.

그 밖에 상기의 경질크롬 도금 방법은 처리비용이 저렴하고 공정이 간단하며, 금형의 치수에 제한을 크게 받지 않는다는 장점이 있으나, 인체에 치명적인 6가 크롬이 도금폐액으로 배출되어 이에 대한 규제가 날로 심해지고 있다. 게다가 피막의 경도 및 밀착력이 낮아 박판의 성형에만 제한적으로 사용되고 있고, 도금 라인 설치비가 고가이며, 소재상태, 처리업체 등에 따라 품질 편차가 심한 단점이 있어 수요가 감소하고 있는 실정이다.In addition, the hard chromium plating method has the advantages of low processing cost, simple process, and large size limitation of the mold, but hexavalent chromium, which is fatal to the human body, is discharged into the plating waste liquid. Regulation is growing day by day. In addition, since the hardness and adhesion of the film is low, it is used only for forming thin plates, and the installation cost of plating line is expensive, and the quality is severely deteriorated depending on the material condition and processing company.

상기와 같은 단점으로 인해 기존의 방법인 PVD(Physical Vapor Deposition)나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기술을 통해 경질 세라믹층, CrN, TiN, TiAlN, CrTiN, TiAlCrN, 또는 이들을 조합한 다층피막 위에 윤활성이 우수한 WC/C나 이황화몰리브덴(MoS2)와 같은 물질들을 스파터링(Sputtering)에 의해 증착하는 방법들이 소개되기도 하였지만, 설비 및 처리비용이 고가이고 공정이 까다로워, 하지의 세라믹층과 조기에 마모 및 층분리가 일어나 확대적용에 성공하지 못하였다. 또한, 상기의 경질 세라믹층에 액상의 윤활피막인 이황화몰리브덴(MoS2)을 분사(Spray)하여 190~250℃에서 고화(Curing)시킴으로써 세라믹 피막층내로 이왕화몰리브덴을 침투시켜 보다 오랫동안 윤활성을 공급하는 기술이 개발되어 보급되고 있지만, 이 역시 강재(Steel)에만 주로 적용되고 있다, 그러나 대다수의 자동차용 박판 부품 성형용 금형재질이 편상 또는 구상형태의 흑연을 내부에 포함한 주철로 구성되어 있다는 점에서 PVD, CVD 및 TD(Thermal Diffusion)처리 등과 같은 표면처리 기술들은 현실적으로 이들 소재들에 적용이 불가능하다. Due to the above disadvantages, excellent lubricity on the hard ceramic layer, CrN, TiN, TiAlN, CrTiN, TiAlCrN, or a combination of these layers is achieved through conventional methods of physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). Although methods for depositing materials such as WC / C and molybdenum disulfide (MoS 2 ) by sputtering have been introduced, the equipment and processing costs are high and the process is difficult, which leads to the early wear and layering of the lower and lower ceramic layers. The separation did not succeed in the expansion. In addition, by spraying molybdenum disulfide (MoS 2 ), which is a liquid lubricating film, onto the hard ceramic layer and solidifying at 190 to 250 ° C., molybdenum disulfide penetrates into the ceramic coating layer to provide lubricity for longer periods of time. Although technology has been developed and widely used, this is mainly applied only to steel, but PVD is mostly made of cast iron containing flake or spherical graphite. Surface treatment techniques such as CVD, Thermal Diffusion (TD), etc. are not practically applicable to these materials.

현재 이들 주철 금형들은 경질 크롬처리에 의존하고 있으며, 부분적으로 고주파나 레이져 열처리를 적용하고 있지만, 경질 크롬도금의 경우 6가 크롬 배출에 따른 환경오염과 내구성 부족 문제로, 고주파나 레이져 열처리는 열처리 변형, 크 랙발생 위험, 형상적인 제한 및 고가의 코스트 및 윤활성 부족의 문제를 여전히 안고 있다. 이에 대한민국 특허발명 제391307호에 있어서, 일정형상을 지닌 부품의 표면에 고체 윤활 피막을 형성하는 방법에 있어서, 소정 크기 및 형상을 지닌 매질을 준비하는 단계; 상기 매질에 윤활제 분말을 피착시키는 단계;상기 윤활제 분말이 피착된 매질과, 상기 부품을 물리적으로 접촉시켜 윤활제 분말을 부품의 표면에 도포하는 단계를 포함하는 고체 윤활 피막 형성 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 형성된 윤활 피막은 부품에 부착력, 내마모성이나 내마찰특성이 완전히 개선되지 못하여 고면압 및 고부하를 견뎌야 하는 부품에 적용하는 데 한계가 있다.At present, these cast iron molds rely on hard chromium treatment and partially apply high frequency or laser heat treatment. However, hard chromium plating causes deformation of heat treatment and laser heat treatment due to environmental pollution and lack of durability due to hexavalent chromium emission. , Risk of cracking, There are still problems of geometric limitations and expensive cost and lack of lubricity. In accordance with Korean Patent Invention No. 391307, the method of forming a solid lubricating film on a surface of a component having a predetermined shape, comprising: preparing a medium having a predetermined size and shape; A method of forming a solid lubricating film comprising the step of depositing lubricant powder on the medium; applying the lubricant powder to the surface of the part by physically contacting the medium on which the lubricant powder is deposited and the part has been proposed. However, the formed lubricating film has a limitation in applying to parts that must withstand high surface pressure and high load because the adhesion, abrasion resistance or frictional resistance of the parts are not completely improved.

그 밖에 일본특허공개 제2005-2457호에 있어서, 탄소계 경질 피막이 형성되는 부분의 모재 표면에 탄화물 분체를 분사하고, 상기 탄화물 분체 중의 탄소 원소를 피처리물 부근에 최표면에서 내부를 향해감에 따라 탄소량이 서서히 감소하도록 확산시킨 모재 전처리를 행하는 복합표면개질방법이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 복합표면개질방법은 상기 탄소량을 조절해야 하기 때문에 탄화물 분체를 분사하는 조건의 설정이 까다롭고, 공정제어 변수가 많으며, 윤활성이 현저하게 개선되지 못하여, 균일한 표면개질이 이루어지지 않을 우려가 있다. 이같은 문제를 해결하기 위해서는 기본적으로 주철이나 강 구분없이 적용이 가능하고, 성형 중 고면압 및 고부하를 견디고, 눌러붙음이 적고, 마찰열 발생을 최소화 하고, 스크러치와 마모를 줄일 수 있는 고경도의 윤활성이 풍부한 피막 개발이 요구되며, 또한 처리비용이 저렴하고, 공정이 간단하며, 금형의 치수 및 재질에 영향을 받지 않는 기술의 개발이 절실하다.In addition, in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-2457, carbide powder is sprayed onto the surface of the base material of the portion where the carbon-based hard film is formed, and the carbon element in the carbide powder is moved from the outermost surface to the inner side in the vicinity of the workpiece. Accordingly, a composite surface modification method has been proposed in which base material pretreatment in which carbon amount is gradually reduced is performed. However, the complex surface modification method is difficult to set the conditions for injecting carbide powders because of the amount of carbon to be controlled, many process control parameters, and the lubricity is not remarkably improved, so that uniform surface modification is not achieved. There is concern. In order to solve this problem, it is basically applicable without cast iron or steel, and it has high lubricity to withstand high surface pressure and high load during molding, less sticking, minimize frictional heat generation, and reduce scratch and wear. This rich film development is required, the processing cost is low, the process is simple, and the development of the technology which is not affected by the mold size and material is urgently needed.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 강판 또는 비철금속 판재를 성형함에 있어서 깊은 질화처리(Deep nitriding)와 윤활제 처리(Lubricant coating)를 통해 복합다층피막(Hybrid multi layer) 형성으로 윤활성, 내소착성, 이형성, 내마모성이 탁월하게 발휘되는 윤활성이 우수한 질소 경화층(질화층)을 갖는 금속성헝체 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to form a lubrication property by forming a hybrid multi layer through deep nitriding and a lubricant coating in forming a steel sheet or a non-ferrous metal sheet. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metallic foam having a nitrogen cured layer (nitride layer) having excellent lubricity exhibiting excellent adhesion, release property and wear resistance.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 윤활성이 우수한 질소 경화층 형성에 있어서, 금형, 강판 및 비철금속 판재에서 선택되는 기재; 상기 기재의 상부에 질화처리로 인해 유도되는 질소화합물층;상기 질소화합물층의 상부에 오일홀이 형성되어 윤활피막의 침투 또는 부착력의 향상을 제공하는 다공성화합물층; 및 상기 다공성화합물의 상부에 윤활성을 부여시키는 윤활피막층;을 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a substrate selected from a mold, a steel plate and a non-ferrous metal sheet in forming a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity; A nitrogen compound layer induced on the substrate by a nitriding treatment; an oil hole is formed on the nitrogen compound layer to provide penetration of the lubricating film or improvement of adhesion; It provides a metal molded body having a nitrogen-cured layer excellent in lubricity, including; and a lubricating film layer for providing lubricity on top of the porous compound.

또한, 본 발명은 상기 질소화합물층으로 질소가 확산되어 있는 층인 확산층; 및 상기 확산층의 상부에 Fe2N, Fe3N, Fe4N 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물이 포함되는 조밀화합물층이 포함되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다.In addition, the present invention is a diffusion layer which is a layer in which nitrogen is diffused into the nitrogen compound layer; And a densified compound layer including a dense compound layer including a compound selected from the group consisting of Fe 2 N, Fe 3 N, Fe 4 N, and a mixture thereof on top of the diffusion layer.

또한, 본 발명은 상기 질소화합물층으로 0.1 내지 1 mm인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다.The present invention also provides a metal molded body having a nitrogen cured layer having excellent lubricity of 0.1 to 1 mm as the nitrogen compound layer.

또한, 본 발명은 상기 질소화합물층으로 경도가 HV 500 내지 1500인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다.In addition, the present invention provides a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity of the hardness of HV 500 to 1500 as the nitrogen compound layer.

또한, 본 발명은 (a) 기재의 표면처리를 용이하게 하기 위한 표면제어단계 또는 세정 및 건조단계를 포함하는 전처리단계;(b) 기재의 표면에 질소화합물층을 형성시키는 질화처리단계;(c) 상기 질소화합물층의 상부에 요철을 부여하여 오일홀의 역할을 하는 다공성화합물층 형성시키는 사상단계;(d) 상기 다공성화합물층의 상부에 윤활제를 분무시키거나 윤활제에 다공성화합물층이 형성된 기재를 침지시키는 윤활피막층을 형성시키는 윤활제처리단계; 및 (e) 상기 윤활피막층을 150 내지 400℃에서 경화시키는 고화단계;를 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention (a) a pre-treatment step including a surface control step or a cleaning and drying step to facilitate the surface treatment of the substrate; (b) a nitriding treatment step of forming a nitrogen compound layer on the surface of the substrate; (c) A mapping step of forming a porous compound layer acting as an oil hole by applying an unevenness to the upper portion of the nitrogen compound layer; (d) forming a lubricating film layer for spraying a lubricant on the upper portion of the porous compound layer or immersing the substrate on which the porous compound layer is formed on the lubricant Lubricant treatment step; And (e) a solidifying step of curing the lubricating film layer at 150 to 400 ° C.

또한, 본 발명은 상기 (a)단계에서, 상기 질화처리는 가스질화, 플라즈마질화, 염욕질화, 저압질화 및 이들의 방법을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention in the step (a), the nitriding treatment of the metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity selected from gas nitriding, plasma nitriding, salt bath nitriding, low pressure nitriding and a method of mixing these methods It provides a manufacturing method.

또한, 본 발명은 상기 (b)단계 전에, 고주파 경화 또는 레이저 경화로 표면경화열처리단계를 더 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity further comprising the step of surface hardening heat treatment by high frequency curing or laser curing before step (b).

또한, 본 발명은 상기 (c)단계에서, 상기 요철을 부여하는 방법으로 샌드페이퍼, 샌드블라스트, 쇼트블라스트 및 이들을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity selected from sandpaper, sand blast, shot blast and a method of mixing them in the step (c), the method of imparting the unevenness. .

또한, 본 발명은 상기 (c)단계에서, 상기 윤활제로 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연, 질화붕소, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, in the step (c), the present invention is a metal having a nitrogen-curable layer excellent in lubricity selected from the group consisting of molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, boron nitride, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof as the lubricant. It provides a method for producing a molded article.

또한, 본 발명은 상기 (d)단계에서, 상기 윤활제처리로 분말의 윤활제를 사용하는 고체윤활피막 처리인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a metal molded article having a nitrogen-cured layer excellent in lubricity, which is a solid lubricating film treatment using a lubricant of powder in the step (d).

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in the drawings, the same components or parts denote the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are intended to aid the understanding of the invention. Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use by unscrupulous infringers.

본 명세서에 있어서, 질소 경화층은 질화경화층, 질화층, 또는 질화처리 피막 등의 용어로도 사용가능하다.In the present specification, the nitrogen cured layer may be used in terms of a nitride hardened layer, a nitride layer, or a nitride treated film.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 윤활성이 우수한 질화처리 경화 피막 100은 금형, 강판, 비철금속 판재 등의 금속 기재 1상에 질소화합물층 및 확산층 110, 다공성화합물층 130 및 윤활피막층 150이 포함되고, 상기 질소화합물층 110은 확산층 111 및 조밀화합물 113이 포함될 수 있다. 여기서, 다공성화합물층 130은 흑연이 포함된 기재 내에 질화처리된 흑연이 샌드페이퍼 또는 샌드블라스트 등의 사상처리를 통해 제거됨으로써, 그 부위에 음각으로 요철이 부여됨으로써 오일홀 10이 형성되어 상기 다공성화합물층 130의 상부에 형성된 오일홀 10에 윤활피막층 150이 침투되어 갈고리효과(anchoring effect)로 인해 부착성 및 윤활성 발현에 있어 내구성이 향상될 수 있게 된다. 1 is a cross-sectional view of a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the nitrided cured coating 100 having excellent lubricity of the present invention includes a nitrogen compound layer, a diffusion layer 110, a porous compound layer 130, and a lubricating coating layer 150 on a metal substrate 1 such as a metal mold, a steel sheet, and a nonferrous metal sheet. The compound layer 110 may include a diffusion layer 111 and a dense compound 113. In this case, the porous compound layer 130 is removed by the nitriding graphite in the substrate containing the graphite through sand finishing or sandblasting, such as irregularities are provided to the area by the oil hole 10 is formed to form the hole of the porous compound layer 130 The lubricating film layer 150 penetrates into the oil hole 10 formed on the upper portion, and thus durability can be improved in adhesion and lubricity due to an anchoring effect.

따라서, 본 발명은 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체에 있어서, 금형, 강판 및 비철금속 판재에서 선택되는 기재; 상기 기재의 상부에 질화처리로 인해 유도되는 질소화합물층; 상기 질소화합물층의 상부에 음각이 형성되어 윤활피막의 침투 또는 부착력의 향상을 제공하는 다공성화합물층; 및 상기 다공성화합물의 상부에 윤활성을 부여시키는 윤활피막층;을 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a metal molded body having a nitrogen-cured layer having excellent lubricity, comprising: a substrate selected from a metal mold, a steel sheet and a nonferrous metal sheet; A nitrogen compound layer derived from nitriding on the substrate; A porous compound layer having an intaglio formed on top of the nitrogen compound layer to provide an improvement in penetration or adhesion of the lubricating film; It provides a metal molded body having a nitrogen-cured layer excellent in lubricity, including; and a lubricating film layer for providing lubricity on top of the porous compound.

본 발명에 사용되는 금속 기재는 스테인리스 스틸(Stinless Steel), 알루미늄(Aluminum), 탄소강(Carbon Steel), 주철(Carbon Iron) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금형, 강판 또는 비철금속 판재 형태이다. 상기 주철은 구상흑연주철로 된 금형이 바람직하다.The metal substrate used in the present invention is in the form of a mold, a steel sheet or a non-ferrous metal sheet selected from the group consisting of stainless steel, aluminum, carbon steel, cast iron, and mixtures thereof. The cast iron is preferably a mold of spherical graphite cast iron.

상기 질소화합물층은 질화처리로 인해 얻어져 질소가 확산되는 고형화된 확 산층 및 표면에 백색의 질소화합물이 혼합되어 형성되는 최외곽 화합물층인 조밀화합물층이 포함될 수 있다. 상기 질소화합물층은 질소가 확산되어 고형화되어 있는 층인 확산층; 및 상기 확산층의 상부에 Fe2N, Fe3N, Fe4N 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물이 포함되는 조밀화합물층이 포함되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다. The nitrogen compound layer may include a solidified diffusion layer obtained by nitriding treatment and a dense compound layer which is an outermost compound layer formed by mixing a white nitrogen compound on a surface thereof. The nitrogen compound layer is a diffusion layer which is a layer in which nitrogen is diffused and solidified; And a densified compound layer including a dense compound layer including a compound selected from the group consisting of Fe 2 N, Fe 3 N, Fe 4 N, and a mixture thereof on top of the diffusion layer.

또한, 본 발명은 상기 질소화합물층이 0.1 내지 1 mm인 윤활성이 우수한 질소 경화층 피막을 제공한다. 상기 질화처리를 거쳐 생성되는 질화 깊이가 주철의 경우에는 0.15mm 내지 1 mm이고, 강의 경우, 0.1 mm 내지 0.5 mm임이 바람직하다. 상기 질소화합물층은 깊은 깊이로 표면 경도를 유지시키게 된다. 상기 질소화합물층의 두께가 0.1mm미만인 경우, 본 발명의 피막에 요구되는 소정의 경도를 제공하지 못해 내구성이 저하되게 되며, 1mm를 초과하면, 초과한 만큼의 상승효과가 발생되지 않게 된다.In addition, the present invention provides a nitrogen cured layer coating having excellent lubricity of the nitrogen compound layer is 0.1 to 1 mm. The nitriding depth produced through the nitriding treatment is preferably 0.15 mm to 1 mm in the case of cast iron, and 0.1 mm to 0.5 mm in the case of steel. The nitrogenous compound layer maintains the surface hardness to a deep depth. When the thickness of the nitrogen compound layer is less than 0.1mm, durability cannot be provided because it does not provide a predetermined hardness required for the film of the present invention, and when it exceeds 1mm, the synergistic effect of the excess is not generated.

따라서, 본 발명은 상기 질소화합물층의 경도가 HV 500 내지 HV 1300인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체를 제공한다. 특히, 주철의 경우 HV 600 내지 1,000이고, 강의 경우에는 HV 600 내지 1,300인 것이 바람직하다. 상기 질소화합물층의 경도가 HV 500미만인 경우, 피막의 내마모성이 저하되며, 질화처리로 HV1300을 초과하는 경도를 얻기가 어렵다. Accordingly, the present invention provides a metal molded body having a nitrogen cured layer having excellent lubricity, wherein the hardness of the nitrogen compound layer is HV 500 to HV 1300. In particular, in the case of cast iron is HV 600 to 1,000, in the case of steel is preferably HV 600 to 1,300. When the hardness of the nitrogen compound layer is less than HV 500, the wear resistance of the film is lowered, and it is difficult to obtain a hardness exceeding HV1300 by nitriding treatment.

특히, 상기의 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체에서 상기 다공성화합물층은 질화처리 후, 질화처리 또는 연질화처리된 흑연 부위의 기재 표면 을 샌드페이퍼 또는 샌드블라스트 처리하여 주철 금형의 금형 표면에 편상 또는 구상으로 존재하는 흑연이 빠져 나가서 형성되는 흑연자리로 인해 요철이 발생하게 되며, 윤활제를 함유한 오일홀로 활용할 수 있게 되어 이후 처리되는 윤활피막층의 부착성 및 윤활제의 침투력이 향상되어 윤활성, 내소착성, 이형성 또는 내마모성 등이 탁월하게 향상될 수 있다.Particularly, in the metal molded body having the nitrogen-curable layer having excellent lubricity, the porous compound layer is nitrided or soft-nitrided, and then sandpaper or sandblasted on the surface of the substrate of the graphite portion to be flaked on the mold surface of the cast iron mold. Unevenness occurs due to the graphite site formed by the escape of the spherical graphite, which can be utilized as an oil hole containing a lubricant, thereby improving the adhesion of the lubricating film layer to be processed and the penetration of the lubricant, thereby improving lubricity and adhesion resistance. , Releasability or wear resistance and the like can be excellently improved.

이러한 상기의 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체는 하기와 같은 방법으로 형성될 수 있으며, 크게 질화처리공정과 윤활피막 처리공정으로 이루어지며, 하기와 같이 구체적으로 진행될 수 있다.The metal molded body having such a nitrogen-curable layer having excellent lubricity may be formed by the following method, and may be made of a nitriding treatment process and a lubricating film treatment process, and may be specifically performed as follows.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조공정도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체는 전처리단계 S100, 질화처리단계 S200, 사상단계 S300, 윤활제처리단계 S400 및 고화단계 S500을 거쳐 제조될 수 있으며, 상기 전처리단계 S100는 표면제어단계 S11 및 세정 및 건조단계 S13을 거쳐 진행될 수 있다. 또한, 기재에 따라 상기 질화처리단계 전에 표면경화열처리단계 S110이 더 포함될 수 있다.2 is a manufacturing process diagram of a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the metal molded body having a nitrogen-hardened layer of excellent lubricity of the present invention can be prepared through a pretreatment step S100, nitriding step S200, finishing step S300, lubricant treatment step S400 and solidification step S500, the pretreatment Step S100 may proceed through a surface control step S11 and a cleaning and drying step S13. In addition, the surface hardening heat treatment step S110 may be further included before the nitriding treatment step according to the substrate.

본 발명에 사용되는 금속 기재는 주철(Carbon Iron), 탄소강(Carbon Steel), 스테인리스 스틸(Stinless Steel), 알루미늄(Aluminum) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금형, 강판 또는 비철금속 판재 형태이다. 본 발명의 금속 기재는 구성흑연주철로서 금형 형태가 바람직하다.The metal substrate used in the present invention is in the form of a mold, a steel sheet or a non-ferrous metal sheet selected from the group consisting of carbon iron, carbon steel, stainless steel, aluminum, and mixtures thereof. The metal substrate of the present invention preferably has a mold form as constituent graphite cast iron.

본 발명의 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조공정은 (a) 기재 표면에 인위 적인 요철 부여 또는 세정 및 건조단계를 포함하는 전처리단계 S100를 진행시킬 수 있는데, 본 발명의 전처리단계 S100은 질화처리로 다공성화합물층의 표면을 생성하기 어려운 질화 방법 또는 내부에 흑연을 함유하지 않는 소재의 경우, 질화처리 전에 샌드블라스트(Sand blast), 쇼트 블라스트(Shot blast) 또는 이와 유사한 원리나 방법으로 표면에 인위적인 요철을 부여하여 오일홀의 역할을 하는 표면의 부여 또는 부착력 증가를 도모할 수 있다.Process for producing a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity of the present invention (a) can proceed to the pre-treatment step S100 including the artificial surface irregularities or cleaning and drying step, the pretreatment step S100 of the present invention is a nitriding treatment In the case of a nitriding method that is difficult to form the surface of the porous compound layer or a material that does not contain graphite therein, before the nitriding treatment, an artificial unevenness is applied to the surface by sand blast, shot blast, or a similar principle or method. By providing, the surface which acts as an oil hole can be provided, or the adhesion force can be increased.

이러한 전처리단계 S100은 기재의 표면에 인위적인 요철을 부여하여 질화처리가 용이하게 이루어질 수 있도록 처리하는 표면제어단계 S11; 및 상기 표면제어단계를 거친 기재의 표면을 알칼리 또는 유기용제로 세정 후 건조시키는 세정 및 건조단계 S13;을 더 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조방법을 제공한다. The pre-treatment step S100 is a surface control step S11 for imparting artificial unevenness to the surface of the substrate to be easily nitrided; And a washing and drying step S13 of washing and drying the surface of the substrate, which has undergone the surface control step, with an alkali or an organic solvent, and drying the same.

상기 표면제어단계 S11로 샌드페이퍼(Sand paper), 와이어 브러쉬, 그라인딩, 휠 등으로 사상처리 후에 샌드블라스트(Sand blast)로 처리하여 녹의 제거 또는 질화 효과의 향상 또는 피막의 부착을 증진시키는 적당한 조도를 동시에 부여한다.In the surface control step S11, sandpaper, wire brush, grinding, wheel, etc., after finishing the treatment with a sand blast (Sand blast) to remove the rust or improve the nitriding effect or to improve the adhesion of the film at the same time Grant.

이러한 블라스팅된 표면은 녹의 발생이 빠르므로 샌드블라스트 처리 후 세정 및 건조단계 S13을 진행시킬 수 있다. 상기 세정은 알칼리염에 활성제를 넣어 고온에서 끓이면 유분이 유화하여 제거된다. 표면에 알칼리 용액이 남아 있으면 도막의 부착력을 감소시키므로 반드시 수세하여 주는 것이 중요하다. 석유, 납사 등의 유기용제와 유화제를 녹인 물에 가하여 만든 수용액으로써 탈지하며 탈지 후에 반드 시 온수로 수세하여 윤활유 제거하거나 그리스, 오물, 기타 이물질을 제거한 후, 기름과 물이 없는 압축공기나 진공청소기로 공기블로잉(Air blowing) 또는 열풍건조 등의 건조를 거쳐 먼지를 완전제거함으로써 전처리단계 S100을 진행시킬 수 있다.Since the blasted surface has a high occurrence of rust, the cleaning and drying step S13 may be performed after sandblasting. The washing is carried out by putting the activator in an alkali salt and boiled at a high temperature, the oil is removed by emulsification. If an alkaline solution remains on the surface, it is important to wash with water since it reduces the adhesion of the coating film. It is an aqueous solution made by adding organic solvent and emulsifier such as petroleum and naphtha to dissolved water, and degreased. After degreasing, it must be washed with hot water to remove lubricating oil or to remove grease, dirt and other foreign substances, and then to remove compressed air or vacuum without oil and water. The pretreatment step S100 may be performed by completely removing the dust through air blowing or hot air drying.

그 밖에, 고면압 또는 고부하를 견뎌야 할 필요가 있는 금형의 경우, 후술할 다공성화합물층의 형성을 위해 고주파 경화, 레이져 경화 및 이들을 혼합하는 방법으로 표면경화열처리단계 S110을 더 포함하여 진행시켜 고강도 후판(두께 2.0mm이상, 인장강도 50kg/mm2이상급)의 성형도 가능하도록 할 수 있다.In addition, in the case of a mold that needs to withstand high surface pressure or high load, the surface hardening heat treatment step S110 is further performed by high frequency curing, laser curing, and mixing thereof to form a porous compound layer to be described later. 2.0mm or more in thickness and 50kg / mm 2 or more in tensile strength) can be formed.

(b) 상기 전처리된 기재의 표면에 질소화합물층을 형성시키는 질화처리단계 S200이 진행될 수 있다. (b) Nitriding treatment step S200 may be performed to form a nitrogen compound layer on the surface of the pretreated substrate.

상기의 질화처리(Deep nitriding)를 통해 질화 처리한 기재 표면의 조직은 최표면에 질소화합물층으로 화합물층과 내부에 Fe에 N만이 고용된 과포화 고용체 또는 합금원소의 단단한 질화물이 석출하는 확산층으로 구성되어 있다. 상기 화합물층은 그 처리조건, 처리방법에 따라 조직의 치밀성, 생성질화물의 경도와 상(Phase)의 종류 및 고용하는 탄소량이 다르게 되며 그 성질은 내마모성, 내식성에 영향을 주게 된다. 상기 확산층은 질화처리 온도가 낮기 때문에 질화방법에 관계없이 질소만이 침투하며 질소가 침투된 깊이까지를 확산층 길이, 즉 질화층 깊이라 하며 강의 종류와 처리시간에 따라 다르다. 대개 같은 시간처리할 결우 플라즈마질화(또는 이온질화)와 염욕질화 방법이 가스질화 보다 깊게 형성된다.The surface of the substrate surface nitrided through deep nitriding is composed of a nitrogen compound layer on the outermost surface and a diffusion layer in which a solid nitride of supersaturated solid solution or alloy element in which only N is dissolved in Fe is deposited. . According to the treatment conditions and treatment methods, the compound layer has different densities of the tissues, hardness of the produced nitride, the type of phase, and the amount of carbon employed, and its properties affect wear resistance and corrosion resistance. Since the diffusion layer has a low nitriding temperature, only nitrogen penetrates regardless of the nitriding method, and the depth to which nitrogen is penetrated is called the diffusion layer length, that is, the depth of the nitride layer, and depends on the type of steel and the treatment time. Usually, the same time-treated plasma nitridation (or ionization) and salt bath nitriding methods are formed deeper than gas nitridation.

상기 질화처리는 가스질화, 플라즈마질화, 염욕질화, 저압질화 및 이들의 방법을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조방법을 제공한다.The nitriding treatment provides a method for producing a nitrogen cured layer having excellent lubricity selected from gas nitriding, plasma nitriding, salt bath nitriding, low pressure nitriding and a method of mixing these methods.

예를 들어, 가스질화 후 플라즈마질화(이온질화라고도 함) 처리를 할 경우, 보다 깊은 질화 깊이와 높은 표면경도를 동시에 확보할 수 있다. 따라서, 질화처리 방법은 단독으로 사용하거나 용도에 맞도록 2가지 이상을 복합적으로 사용하여 질화 효과를 더욱 높일 수 있게 된다. For example, in the case of plasma nitriding (also referred to as ion nitriding) after gas nitriding, deeper nitriding depth and high surface hardness can be secured simultaneously. Therefore, the nitriding treatment method can further increase the nitriding effect by using alone or in combination of two or more to suit the intended use.

상기 가스질화 또는 가스연질화처리는 금속표면에 질소를 침투시켜서 표면을 경화하는 공법으로 단단한 표면을 얻기 위한 별도의 소입(燒入) 공정을 필요로 하지 않으며, 표면경화 열처리법으로서 금속의 변태점인 723℃ 이하의 온도인 500∼600℃에서 암모니아성 가스(40~90%NH3, 5~10%CO2 및 나머지 N2)로 처리한다. 다공성화합물층을 형성하기 위해서는 처리온도와 암모니아성 가스 비율이 높을수록 유리하다.The gas nitriding or gas soft nitriding treatment is a method of hardening a surface by infiltrating nitrogen into a metal surface, and does not require a separate quenching process to obtain a hard surface, and is a transformation point of metal as a surface hardening heat treatment method. Treatment with ammonia gas (40-90% NH 3 , 5-10% CO 2 and the remaining N 2 ) at a temperature below 723 ° C. at 500-600 ° C. In order to form a porous compound layer, the higher the treatment temperature and the ammonia gas ratio, the better.

상기 염욕(Salt bath)질화는 염욕연질화라고도 하며, 처리온도 530 내지 580℃에서 염조성을 NaCO3, NaCN, KCN, O2 등으로 구성되며 염욕 연질화를 할 경우, 질화 후 경우에 따라 템퍼링 처리가 필요하다. 질화제의 주성분인 알카리금속의 시아내이트(MCNO)가 상기 온도에서 분해되어 발생기 의 질소원자와 탄소원자를 제공한다.The salt bath nitriding is also referred to as salt bath nitriding, and the salt composition is formed of NaCO 3 , NaCN, KCN, O 2, etc. at a treatment temperature of 530 to 580 ° C., and when nitriding the salt bath, tempering is optionally performed after nitriding. Is needed. The alkali metal cyanate (MCNO), which is the main component of the nitriding agent, is decomposed at this temperature to provide nitrogen and carbon atoms of the generator.

상기 플라즈마질화는 처리온도 450 내지 600℃에서 N2, H2, Ar, CH4, C2H2 등 을 일부 또는 조합하여 보조가스로 사용하여 저압의 분위기 중에서 글로우(Glow) 방전을 이용하여 질소가스를 이온화하고, 그것을 음극의 피처리물의 표면에 충돌시켜 질화처리를 하는 방법이다.The plasma nitriding is performed by using a nitrogen gas by using a glow discharge in a low pressure atmosphere by using N 2 , H 2 , Ar, CH 4 , C 2 H 2 , or the like as an auxiliary gas at a treatment temperature of 450 to 600 ° C. It is a method of ionizing a gas and making it nitrate by making it collide with the surface of the to-be-processed object.

본 발명의 질화처리로 제공된 상기 질소화합물층의 경도는 HV 500 내지 1300이 일반적인 요구수준이나 금형재질, 전열처리 여부 및 종류, 성형 종류 등에 따라 달라질 수 있다. 특히, 주철의 경우 HV 700 내지 1,300이고, 탄소강의 경우에는 HV 600 내지 1,000인 것이 바람직하다. 상기 질소화합물층의 경도가 HV 500미만인 경우, 피막의 내마모성이 저하되게 되며, 질화처리로 HV1300을 초과하는 경도를 얻기가 어렵다. 특히 상기 화합물층의 두께는 미크론 단위(10∼20㎛)이므로 일반 미소 경도계로서 화합물층 경도를 측정할 수 없는데, 특수한 방법으로 측정한 탄소강의 화합물층 경도는 HV600-800 정도이며, 합금강은 HV 1000∼1300 정도이다.The hardness of the nitrogen compound layer provided by the nitriding treatment of the present invention may vary depending on the general requirements of the HV 500 to 1300 or mold material, whether or not heat transfer treatment, type of molding, and the like. In particular, cast iron is preferably HV 700 to 1,300, and carbon steel is preferably HV 600 to 1,000. If the hardness of the nitrogen compound layer is less than HV 500, the wear resistance of the film is reduced, it is difficult to obtain a hardness exceeding HV1300 by nitriding treatment. In particular, since the thickness of the compound layer is a micron unit (10 to 20 μm), the compound layer hardness cannot be measured using a general microhardness meter. The compound layer hardness of carbon steel measured by a special method is about HV600-800, and the alloy steel is about HV 1000 to 1300. to be.

(c) 상기 질화처리로 인해 형성된 질소화합물층의 상부에 요철을 부여하여 오일홀의 역할을 하는 다공성화합물층 형성시키는 사상단계 S300이 진행될 수 있다.(c) The finishing step S300 may be performed to impart unevenness to the upper portion of the nitrogen compound layer formed by the nitriding treatment to form a porous compound layer serving as an oil hole.

상기 요철을 부여하는 방법은 샌드페이퍼, 샌드블라스트, 쇼트블라스트 및 이들을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조방법을 제공한다. 상기 사상단계 S300에서, 표면사상은 입도 #200~600인 샌드페이퍼 처리 후, 입도 #200~600인 샌드블라스트 처리가 더욱 바람직하다.The method for imparting irregularities provides a method for producing a nitrogen cured layer having excellent lubricity selected from sandpaper, sandblasted, shotblasted, and a method of mixing them. In the finishing step S300, the surface finish is more preferably sandblasting of the particle size # 200 ~ 600, after sandpaper treatment of the particle size # 200 ~ 600.

상기 질소화합물층의 최외곽의 일부 또는 대부분을 다공성 질화층으로 만들어줌으로써, 오일홀의 형성으로 인한 다공성화합물층으로 액상의 윤활피막이 질화 층 내부로 보다 많이 흡수 침투되어 윤활성이 풍부해지고, 갈고리효과 (Anchoring effect)에 의해 윤활피막의 부착력이 향상되어 금형표면에 오랫동안 유지되도록 하는 것이 특징이다.By making part or most of the outermost part of the nitrogen compound layer into the porous nitride layer, the liquid lubricating film is more absorbed and penetrated into the nitriding layer into the porous compound layer due to the formation of the oil hole, thereby increasing the lubricity, and the anchoring effect. It is characterized in that the adhesion of the lubricating film is improved to be maintained on the mold surface for a long time.

특히 주철의 경우, 편상, 구상, 또는 혼합된 형태의 흑연상들을 내부에 함유하고 있고, 이 흑연들은 대체로 다공성의 형태를 띠고 있다. 여기서, 표면에 노출된 흑연들은 고체윤활피막 처리시 윤활피막을 흡수하여 오일홀로서의 역할을 수행할 수 있다. Particularly in the case of cast iron, graphite phases in the form of flakes, spheres or a mixture are contained therein, and these graphites are generally porous. Here, the graphite exposed on the surface may serve as an oil hole by absorbing the lubricating film during the solid lubrication coating.

한편, 탄소강 재질을 금형으로 사용할 경우에는 주철과는 달리 조직 내부에 흑연을 함유하고 있지 않아 오일홀 자리가 부족하여 다공성화합물층의 형성은 그 중요성이 더욱 증대된다.On the other hand, when a carbon steel material is used as a mold, unlike cast iron, since graphite does not contain graphite in the tissue, the formation of a porous compound layer is further increased due to the lack of oil hole sites.

따라서, 상기에 설명한 바와 같이 고면압 또는 고부하를 견뎌야 할 필요가 있는 금형의 경우, 주파 경화, 레이져 경화 및 이들을 혼합하는 방법으로 표면경화열처리단계 S110을 진행시켜 다공성화합물층의 형성을 위해 고고강도 후판(두께 2.0mm이상, 인장강도 50kg/mm2이상급)의 성형도 가능하도록 할 수 있다.Therefore, in the case of a mold that needs to withstand high surface pressure or high load as described above, the surface hardening heat treatment step S110 is performed by a method of hardening, laser hardening, and mixing them to form a high strength steel plate for forming a porous compound layer ( 2.0mm or more in thickness and 50kg / mm 2 or more in tensile strength) can be formed.

(d) 상기 다공성화합물층의 상부에 윤활제를 분무시키거나 윤활제에 다공성화합물층이 형성된 기재를 침지시키는 윤활피막층을 형성시키는 윤활제처리단계 S400을 진행시킬 수 있다. (d) A lubricant treatment step S400 may be performed to spray a lubricant on top of the porous compound layer or to form a lubricating film layer immersing a substrate on which the porous compound layer is formed on the lubricant.

상기 윤활제는 상기 윤활제는 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2), 흑연, 질화붕소(BN), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 윤활성이 우수한 질화처리 경화 피막의 제조방법을 제공한다. 상기 윤활제는 고체윤활피막(Solid film Lubricant coating)의 형태로 사용됨이 바람직하다.The lubricant may be a nitrile having excellent lubricity selected from the group consisting of molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ), graphite, boron nitride (BN), polytetrafluoroethylene (PTFE), and mixtures thereof. Provided are methods for producing a cured coating film. The lubricant is preferably used in the form of a solid film lubricating coating.

(e) 상기 윤활피막층을 150 내지 400℃에서 경화(Curing)시키는 고화단계 S500;을 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조방법을 제공한다. 상기 경화는 대기중에서 처리되며, 윤활제에 따라서 달라질 수 있다. (e) a solidification step S500 of curing the lubricating film layer at 150 to 400 ° C .; provides a method for producing a nitrogen cured layer having excellent lubricity including. The curing is carried out in the atmosphere and can vary depending on the lubricant.

상기 고화단계에서의 윤활피막층을 경화시키는 온도가 150℃미만인 경우, 윤활피막층이 충분히 고화되지 않아 윤활제가 누출될 우려가 있으며, 400℃를 초과하는 경우, 너무 높은 온도로 인해 에너지 낭비는 물론 윤활제의 노화를 초래할 수도 있다.If the temperature of curing the lubricating film layer in the solidification step is less than 150 ℃, the lubricating film layer is not sufficiently solidified there is a risk of leakage of the lubricant, if it exceeds 400 ℃, due to too high temperature of the waste of lubricant May cause aging.

상술한 바와 같이 본 발명의 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체는 피막에 형성된 오일홀로 인해 윤활제의 침투성의 증가로 상기 저마찰(Low friction), 윤활성, 내소착성(Stick resistance or non-sticking), 이형성(Detaching properties) 및 내마모성이 탁월하게 발휘되어 성형품의 표면상태가 개선되는 효과가 있다.As described above, the metal molded body having the nitrogen-curing layer having excellent lubricity of the present invention has a low friction, lubrication, and sticking resistance due to an increase in the permeability of the lubricant due to the oil hole formed in the film. ), Demolding properties and wear resistance are exerted, and the surface state of the molded article is improved.

또한, 본 발명의 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법은 기존의 물리증착(Physical Vapor Deposition), 화학증착(Chemical Vapor Deposition), 열확산피복(Thermal Diffusion coating)보다 공정변수가 간단하고, 피막처리 비용이 낮아 원가절감 효과가 있다.In addition, the method of manufacturing a metal molded body having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity of the present invention is simpler than the conventional physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and thermal diffusion coating. As a result, the cost of the film treatment is low.

또한, 본 발명의 방법으로 제조된 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체는 기존의 크롬도금에만 의존했던 주철을 소재로 한 금형뿐 아니라 크기에 제한을 받던 대형금형에도 적용해도 탁월한 윤활성 및 내구성을 지니는 효과가 있다.In addition, the metal molded body having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity prepared by the method of the present invention is excellent in lubricity and durability even when applied to a large mold that was limited in size, as well as a cast iron-based mold, which was only dependent on conventional chromium plating. It is effective.

또한, 본 발명의 방법으로 제조된 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체는 자동차 차체, 외판, 프레임, 샤시 등의 금속성형품, 특히 금속판재 프레스용 금형인 펀치 또는 다이 등의 각종 성형공구에 적용 가능한 효과가 있다.In addition, the metal molded body having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity prepared by the method of the present invention is applied to various molding tools such as metal molds such as automobile bodies, outer plates, frames, chassis, and the like, punches or dies, which are metal sheet press molds. There is a possible effect.

이하, 본 발명의 윤활성이 우수한 질소 경화층의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the method for producing a nitrogen-cured layer excellent in lubricity of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1 One

두께 1.6t, 인장강도 44kg/㎟의 고장력 강판으로 자동차용 부품 door rail road를 성형 작업할 목적으로 금형기재로 구상흑연주철(FCD 550)을 사용하였으며, 질화 전처리 공정으로 #200의 샌드블라스트 처리로 표면의 녹, 이물질 등을 제거하고, 입도 #220, #320, #400의 샌드페이퍼로 차례로 사상연마처리 후, 알콜과 아세톤으로 세척하고 공기블로잉으로 건조를 하였으며, 표면경화를 위하여 가스연질화 방법으로 진행시키되, 400℃에서 1시간동안 예열 후, 575℃에서 50%이상의 NH3(가스비율 50:50) 및 기타 RX가스(80%N2 및 20%CO)가 주성분인 분위기에서 약 4.5 시간동안 질화처리하였다. 이후, 입도 약 #600의 샌드페이퍼로 다시 사상연마 후, 양모휠을 사용하여 경면연마를 하였다. 이때 연마효율을 높이기 위하여 올리브유에 1~4μm의 입경을 가진 인조 다이아몬드를 소량 함유하는 연마제를 함께 사용하였다. 다시 알콜과 아세톤으로 표면을 세정 및 공기블로잉으로 건조한 후, 질화표면에 윤활성을 부여하기 위하여 공압식 스프레이건을 사용하여 MoS2가 주성분인 고체윤활피막 (SANDSTROM社 제품, #103)을 분사 및 자연건조 후, BATCH식 베이킹 로(baking furnace)에서 200℃까지 천천히 승온하여 약 3시간 고화처리하였다.Spheroidal graphite cast iron (FCD 550) was used as the base material for forming the door rail road for automobile parts with 1.6t thickness and 44kg / mm2 tensile strength, and sandblasting of # 200 for nitriding pretreatment. After removing rust and foreign substances on the surface, sand polishing with particle size # 220, # 320, # 400, followed by finishing polishing, washed with alcohol and acetone, dried by air blowing, and gas soft nitriding method for surface hardening. After preheating at 400 ° C. for 1 hour, at 575 ° C. for about 4.5 hours in an atmosphere containing at least 50% NH 3 (gas ratio 50:50) and other RX gases (80% N 2 and 20% CO) Nitriding. Thereafter, after finishing polishing again with sandpaper having a particle size of about # 600, mirror polishing was performed using a wool wheel. At this time, in order to increase the polishing efficiency, an abrasive containing a small amount of artificial diamond having a particle size of 1 ~ 4μm in olive oil was used together. After cleaning the surface with alcohol and acetone and drying by air blowing, spray and naturally dry the solid lubricating film (SANDSTROM, product # 103), which is mainly composed of MoS 2 , using a pneumatic spray gun to lubricate the nitride surface. Then, the temperature was slowly elevated to 200 ° C. in a BATCH baking furnace, and solidified for about 3 hours.

상기 방법으로 제조된 윤활성 질소경화층의 구성은 윤활피막 두께 15㎛, 총 질화 깊이 420㎛이고, 질소경화층중 최 표면의 화합물층 두께 약 12㎛, 그리고 질소 경화층의 표면경도는 HV 720 수준 이였다.The lubricating nitrogen hardening layer prepared by the above method had a lubricating film thickness of 15 μm, a total nitriding depth of 420 μm, a compound layer thickness of about 12 μm on the outermost surface of the nitrogen hardening layer, and a surface hardness of the nitrogen hardening layer of HV 720. .

실시예Example 2 2

두께 1.2t, 인장강도 44kg/㎟의 고장력 강판으로 자동차용 부품 door plate를 성형 작업할 목적으로 금형 기재로 회주철(FC 300)을 사용하여 질화 전처리 공정으로 #200의 샌드블라스트 처리로 표면의 녹, 이물질 등을 제거하고, 입도 #220, #320, #400의 샌드페이퍼로 차례로 사상연마처리 후, 알콜과 아세톤으로 세척하고 공기블로잉으로 건조를 하였으며, 표면경화를 위하여 가스연질화 방법으로 진행시키되, 400℃에서 1시간동안 예열 후, 575℃에서 50%이상의 NH3(가스비율 50:50) 및 기타 RX가스(80%N2 및 20%CO)가 주성분인 분위기에서 약 4.5 시간동안 질화처리하였다. 이후, 입도 약 #600의 샌드페이퍼로 다시 사상연마 후, 양모휠을 사용하여 경면연마를 하였다. 이때 연마효율을 높이기 위하여 올리브유에 1~4μm의 입경을 가진 인조 다이아몬드를 소량 함유하는 연마제를 함께 사용하였다. 다시 알콜과 아세톤으로 표면을 세정 및 공기블로잉으로 건조한 후, 질화표면에 윤활성을 부여하기 위하여 공압식 스프레이건을 사용하여 MoS2가 주성분인 고체윤활피막 (SANDSTROM社 제품, #103)을 분사 및 자연건조 후, BATCH식 베이킹 로(baking furnace)에서 200℃까지 천천히 승온하여 약 3시간 고화처리하였다.Sandblasting of # 200 in the pretreatment process using gray cast iron (FC 300) as a base material for the purpose of forming door parts for automotive parts with a high tensile strength steel plate of 1.2t and tensile strength of 44kg / mm2. After removing foreign matters, sandpaper with particle size # 220, # 320, # 400, followed by finishing polishing, washed with alcohol and acetone, dried by air blowing, and proceeded by gas softening method for surface hardening. after pre-heating for one hour at ℃, nitriding treatment was for approximately 4.5 hours at 575 in a ℃ least 50% NH 3 (gas ratio 50: 50) and other RX gas (80% N 2 and 20% CO) is the main component atmosphere. Thereafter, after finishing polishing again with sandpaper having a particle size of about # 600, mirror polishing was performed using a wool wheel. At this time, in order to increase the polishing efficiency, an abrasive containing a small amount of artificial diamond having a particle size of 1 ~ 4μm in olive oil was used together. After cleaning the surface with alcohol and acetone and drying by air blowing, spray and naturally dry the solid lubricating film (SANDSTROM, product # 103), which is mainly composed of MoS 2 , using a pneumatic spray gun to lubricate the nitride surface. Then, the temperature was slowly elevated to 200 ° C. in a BATCH baking furnace, and solidified for about 3 hours.

상기 방법으로 제조된 윤활성 질소경화층은 윤활피막 두께 약 15㎛, 총 질화 깊이 380㎛, 이중 표면 화합물층의 두께는 13㎛ 였으며, 질소 경화층의 표면경도는 HV 715 수준이였다.The lubricating nitrogen hardening layer prepared by the above method had a lubricating film thickness of about 15 μm, a total nitride depth of 380 μm, a double surface compound layer having a thickness of 13 μm, and the surface hardness of the nitrogen cured layer was about HV 715.

실시예Example 3 3

두께 1.4t인 알루미늄 도금 강판(S45C)을 성형하기위하여 일반 탄소강(비열처리강, S45C) 성형기재를 사용하여, 질화 전처리 공정으로 #200의 샌드블라스트 처리로 표면의 녹, 이물질 등을 제거하고, 입도 #220, #320, #400의 샌드페이퍼로 차례로 사상연마처리 후, 메틸렌 클로라이드와 트리클로로 에탄으로 구성된 세정라인에서 초음파 세정 및 증기탈지 후, 공기블로잉으로 건조를 하였으며, 표면경화를 위하여 플라즈마 질화를 진행시키되, 70% N2 및 30% H2 분위기 하에서 540℃에서 5시간 질화처리하였다.To form aluminum plated steel sheet (S45C) with a thickness of 1.4t, using ordinary carbon steel (non-heat treated steel, S45C) molding materials, the surface rust and debris are removed by sandblasting at # 200 in the nitriding pretreatment process. After finishing polishing with sandpaper of particle size # 220, # 320, # 400, ultrasonic cleaning and steam degreasing in a washing line composed of methylene chloride and trichloroethane, drying by air blowing, and plasma nitridation for surface hardening. Proceed with 70% N 2 and 30% H 2 Nitriding was carried out at 540 ° C. for 5 hours under atmosphere.

이후, 입도 #400의 샌드페이퍼로 사상 후 양모 휠을 사용하여 경면연마를 하였다. 이때 연마효율을 높이기 위하여 올리브유에 1~4μm의 입경을 가진 인조 다이아몬드를 소량 함유하는 연마제를 함께 사용하였다. 다시 상기의 세정라인을 통한 세정과 공기블로잉으로 건조한 후, 질화표면에 윤활성을 부여하기 위하여 공압식 스프레이건을 사용하여 MoS2가 주성분인 고체윤활피막 (SANDSTROM社 제품, #103)을 분사 및 자연건조 후, BATCH식 베이킹 로(baking furnace)에서 200℃까지 천천히 승온하여 약 2시간 고화처리하였다. 상기 제조된 윤활성 질소 경화층의 윤활층 두께는 약 12 ㎛이고, 표면경도는 HV 660, 질소 경화층의 총 경화 깊이는 150㎛이고, 이중 화합물층의 두께는 약 12㎛였다.Then, after finishing with sandpaper of particle size # 400, mirror polishing was performed using a wool wheel. At this time, in order to increase the polishing efficiency, an abrasive containing a small amount of artificial diamond having a particle size of 1 ~ 4μm in olive oil was used together. After washing through the above washing line and drying by air blowing, in order to give lubrication to the nitride surface, spray and naturally dry the solid lubricating film (product of SANDSTROM company, # 103) whose main component is MoS 2 using a pneumatic spray gun. Then, the temperature was slowly elevated to 200 ° C. in a BATCH baking furnace and solidified for about 2 hours. The lubricating layer thickness of the prepared lubricating nitrogen cured layer was about 12 μm, the surface hardness was HV 660, the total curing depth of the nitrogen cured layer was 150 μm, and the thickness of the double compound layer was about 12 μm.

비교예Comparative example 1 One

구상흑연주철(FCD550)에 실시예 1과 동일한 질화처리만 실시하였다.Spherical graphite cast iron (FCD550) was subjected to only the same nitriding treatment as in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

회주철(FC300)에 실시예2와 동일한 질화처리만 실시하였다.Only the same nitriding treatment as in Example 2 was performed on gray cast iron (FC300).

도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 구상흑연주철에 윤활성 질소 경화층이 형성된 단면을 광학현미경으로 관찰한 사진이다. 도 3a를 참조하면, 주철에 구상흑연 11이 침투해 있고, 조밀화합물층 113 및 다공성화합물층 130이 형성되어 있으며, 상기 다공성화합물층에 구상흑연자리에 오일홀 10이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.Figure 3a is a photograph observing the cross section in which the lubricating nitrogen cured layer formed on the spherical graphite cast iron according to Example 1 of the present invention with an optical microscope. Referring to FIG. 3A, it can be seen that spheroidal graphite 11 penetrates the cast iron, a dense compound layer 113 and a porous compound layer 130 are formed, and an oil hole 10 is formed in the spheroidal graphite site in the porous compound layer.

도 3b는 본 발명의 실시예 3에 따른 탄소강에 윤활성 질소 경화층이 형성된 단면 광학현미경사진이다. 도 3b를 참조하면, 조밀질화층 113 및 미세하게 다공성 질화층 130이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.3B is a cross-sectional optical micrograph in which a lubricating nitrogen cured layer is formed on carbon steel according to Example 3 of the present invention. Referring to FIG. 3B, it can be seen that the dense nitride layer 113 and the finely porous nitride layer 130 are formed.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 구상흑연주철의 마찰마모시험결과그래프 이다. 이때 실험조건은 하중 950g, 속도 100rpm이다. 도 4a를 참조하면, 실시예 1에 의해 피막처리된 구상흑연주철은 비교예 1에 비해 마찰계수가 현저히 낮음을 확인할 수 있다.Figure 4a is a friction wear test graph of the spherical graphite cast iron according to Example 1 of the present invention. At this time, the test condition is 950g load and 100rpm speed. Referring to FIG. 4A, the spherical graphite cast iron coated by Example 1 may have a significantly lower coefficient of friction than Comparative Example 1. FIG.

도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 회주철의 마찰마모시험 결과그래프이다. 도 4b를 참조하면, 실시예 2에 의해 피막처리된 회주철은 비교예 2보다 마찰계수가 현저히 낮음을 확인할 수 있다.Figure 4b is a graph of the friction wear test results of gray cast iron according to Example 2 of the present invention. Referring to FIG. 4B, the gray cast iron coated by Example 2 may have a significantly lower coefficient of friction than Comparative Example 2. FIG.

도 5a는 비교예 1에 따른 질소 경화층의 광학현미경사진(100배)이고, 도 5b는 비교예 1에 따른 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(500배)이다.도 5a 및 5b를 참조하면, 심한 스크러치와 손상된 흑연의 형태를 확인할 수 있다.5A is an optical micrograph (100 times) of the nitrogen cured layer according to Comparative Example 1, and FIG. 5B is an optical micrograph (500 times) of the surface of the nitrogen cured layer according to Comparative Example 1. Referring to FIGS. 5A and 5B In addition, severe scratches and damaged graphite can be identified.

도 6a는 본 발명의 실시예 1에 따른 윤활성 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(100배)이고, 도 6b는 본 발명의 실시예 1에 따른 윤활성 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(500배)이다. 도 6a 및 6b를 참조하면, 미세한 스크러치와 손상이 거의 없고, 초기형태를 그대로 유지하고 있는 흑연들을 확인 할 수 있다.6A is an optical micrograph (100 times) of the surface of the lubricious nitrogen cured layer according to Example 1 of the present invention, and FIG. 6B is an optical micrograph (500 times) of the surface of the lubricious nitrogen cured layer according to Example 1 of the present invention. to be. 6A and 6B, it can be seen that the graphite has little scratches and damages and maintains its initial shape.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 단면도.1 is a cross-sectional view of a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조공정도.2 is a manufacturing process diagram of a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 구상흑연주철에 윤활성 질소 경화층이 형성된 금속성형체의 단면 광학현미경사진. 3A is a cross-sectional optical micrograph of a metal molded body having a lubricated nitrogen hardened layer formed on a spheroidal graphite cast iron according to Example 1 of the present invention .

도 3b는 본 발명의 실시예 3에 따른 탄소강에 윤활성 질소 경화층이 형성된 금속성형체의 단면 광학현미경사진.3B is a cross-sectional optical micrograph of a metal molded body having a lubricating nitrogen cured layer formed on carbon steel according to Example 3 of the present invention.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 구상흑연주철의 마찰마모시험결과그래프.Figure 4a is a friction wear test results graph of the nodular graphite cast iron according to Example 1 of the present invention.

도 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 구상흑연주철의 마찰마모시험 결과그래프.Figure 4b is a friction wear test results graph of the nodular graphite cast iron according to Example 1 of the present invention.

도 5a는 비교예 1에 따른 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(100배).Figure 5a is an optical micrograph (100 times) of the surface of the nitrogen cured layer according to Comparative Example 1.

도 5b는 비교예 1에 따른 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(500배).Figure 5b is an optical micrograph (500 times) of the surface of the nitrogen cured layer according to Comparative Example 1.

도 6a는 본 발명의 실시예 1에 따른 윤활성 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(100배).Figure 6a is an optical micrograph (100 times) of the surface of the lubricious nitrogen cured layer according to Example 1 of the present invention.

도 6b는 본 발명의 실시예 1에 따른 윤활성 질소 경화층 표면의 광학현미경사진(500배).Figure 6b is an optical micrograph (500 times) of the surface of the lubricating nitrogen cured layer according to Example 1 of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

1: 기재 1: description

10: 오일홀, 11: 구상흑연 10: oil hole, 11: nodular graphite

100: 윤활성이 우수한 질소 경화층 100: nitrogen-hardened layer excellent in lubricity

110: 질소화합물층 110: nitrogen compound layer

111: 확산층, 113: 조밀화합물층111: diffusion layer, 113: dense compound layer

130: 다공성화합물층, 150: 윤활피막층 130: porous compound layer, 150: lubricating film layer

Claims (13)

윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체에 있어서,In a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity, 금속기재;Metal base; 상기 금속기재의 상부에 질화처리로 인해 유도되는 질소화합물층;A nitrogen compound layer derived from nitriding on the metal substrate; 상기 질소화합물층의 상부에 오일홀이 형성되어 윤활피막의 침투 또는 부착력의 향상을 제공하는 다공성화합물층; 및An oil hole formed on top of the nitrogen compound layer to provide an improvement in penetration or adhesion of the lubricating film; And 상기 다공성화합물의 상부에 윤활성을 부여시키는 윤활피막층;A lubricating film layer for imparting lubricity to the upper portion of the porous compound; 을 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.Metal molding having a nitrogen-cured layer excellent in lubricity comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소화합물층은,The nitrogen compound layer, 질소가 확산되어 있는 층인 확산층; 및 A diffusion layer which is a layer into which nitrogen is diffused; And 상기 확산층의 상부에 Fe2N, Fe3N, Fe4N 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물이 포함되는 조밀화합물층이 포함되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.Metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity including a dense compound layer containing a compound selected from the group consisting of Fe 2 N, Fe 3 N, Fe 4 N and mixtures thereof on top of the diffusion layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소화합물층은 0.1 내지 1 mm인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.The nitrogen compound layer is a metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity of 0.1 to 1 mm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소화합물층은 경도가 HV 500 내지 1300인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.The nitrogen compound layer has a hardness of HV 500 to 1300 people A metal molded body having a nitrogen cured layer excellent in lubricity. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 금속 기재는 스테인리스 스틸(Stinless Steel), 알루미늄(Aluminum), 탄소강(Carbon Steel), 주철(Carbon Iron) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.The metal substrate is a metal molded body having a nitrogen-hardened layer having excellent lubricity selected from the group consisting of stainless steel, aluminum, aluminum, carbon steel, cast iron, and mixtures thereof. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 주철은 회주철 또는 구상흑연주철인 것을 특징으로 하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.The cast iron Metal molding having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity, characterized in that it is gray cast iron or nodular graphite iron. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속성형체는 금형인 것을 특징으로 하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체.The metal molded body having a nitrogen cured layer having excellent lubricity, characterized in that the metal molded body is a mold. (a) 기재의 표면처리를 용이하게 하기 위한 표면제어단계 또는 세정 및 건조 단계를 포함하는 전처리단계;(a) a pretreatment step comprising a surface control step or a cleaning and drying step to facilitate surface treatment of the substrate; (b) 기재의 표면에 질소화합물층을 형성시키는 질화처리단계;(b) a nitriding treatment step of forming a nitrogen compound layer on the surface of the substrate; (c) 상기 질소화합물층의 상부에 요철을 부여하여 오일홀의 역할을 하는 다공성화합물층 형성시키는 사상단계;(c) a finishing step of forming a porous compound layer acting as an oil hole by applying unevenness to an upper portion of the nitrogen compound layer; (d) 상기 다공성화합물층의 상부에 윤활제를 분무시키거나 윤활제에 다공성화합물층이 형성된 기재를 침지시키는 윤활피막층을 형성시키는 윤활제처리단계; 및(d) a lubricant treatment step of spraying a lubricant on top of the porous compound layer or forming a lubricating film layer for immersing the substrate on which the porous compound layer is formed; And (e) 상기 윤활피막층을 150 내지 400℃에서 경화시키는 고화단계;(e) a solidifying step of curing the lubricating film layer at 150 to 400 ° C; 를 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.Method for producing a metal molded article having a nitrogen cured layer having excellent lubricity including. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (a)단계에서, 상기 질화처리는 가스질화, 가스연질화, 플라즈마질화, 염욕질화, 저압질화 및 이들의 방법을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.In the step (a), the nitriding treatment is to produce a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity selected from gas nitriding, gas soft nitriding , plasma nitriding, salt bath nitriding, low pressure nitriding and a method of mixing these methods. Way. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (b)단계 전에, 고주파 경화 또는 레이저 경화로 표면경화열처리단계를 더 포함하는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.Before the step (b), the method of producing a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity further comprising a surface hardening heat treatment step by high-frequency curing or laser curing. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (c)단계에서, 상기 요철을 부여하는 방법은 샌드페이퍼, 샌드블라스트, 쇼트블라스트 및 이들을 혼합하는 방법 중에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.In the step (c), the method of imparting irregularities is a method of producing a metal molded body having a nitrogen-hardened layer excellent in lubricity selected from sand paper, sand blast, shot blast and a method of mixing them. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (c)단계에서, 상기 윤활제는 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연, 질화붕소, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.In the step (c), the lubricant is molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, boron nitride, polytetrafluoroethylene and a method for producing a metal molded body having a nitrogen-curable layer excellent in lubricity selected from the group consisting thereof. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (d)단계에서, 상기 윤활제처리는 분말의 윤활제를 사용하는 고체윤활피막 처리인 윤활성이 우수한 질소 경화층을 갖는 금속성형체의 제조방법.In the step (d), the lubricant treatment is a method for producing a metal molded body having a nitrogen-cured layer excellent in lubricity which is a solid lubricating film treatment using a powdered lubricant.
KR1020080086682A 2008-09-03 2008-09-03 Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same KR100989690B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080086682A KR100989690B1 (en) 2008-09-03 2008-09-03 Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080086682A KR100989690B1 (en) 2008-09-03 2008-09-03 Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100027676A true KR20100027676A (en) 2010-03-11
KR100989690B1 KR100989690B1 (en) 2010-10-26

Family

ID=42178617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080086682A KR100989690B1 (en) 2008-09-03 2008-09-03 Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100989690B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109112245A (en) * 2018-10-16 2019-01-01 含山县林头宝兴铸造厂 A method of improving iron casting abrasion resistance properties
CN114807833A (en) * 2022-04-20 2022-07-29 西安致远航空科技有限公司 Metal mold surface treatment process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000046083A (en) 1998-07-28 2000-02-15 Toyota Motor Corp Self-lubricating friction material and manufacture thereof
CN100427776C (en) * 2003-08-25 2008-10-22 日立建机株式会社 Sliding bearing assembly and sliding bearing
JP4349580B2 (en) 2004-08-05 2009-10-21 財団法人鉄道総合技術研究所 Railway wheel surface treatment method and railway rail surface treatment method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109112245A (en) * 2018-10-16 2019-01-01 含山县林头宝兴铸造厂 A method of improving iron casting abrasion resistance properties
CN114807833A (en) * 2022-04-20 2022-07-29 西安致远航空科技有限公司 Metal mold surface treatment process
CN114807833B (en) * 2022-04-20 2023-08-25 西安致远航空科技有限公司 Metal mold surface treatment process

Also Published As

Publication number Publication date
KR100989690B1 (en) 2010-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016171273A1 (en) Coated metal mold and method for manufacturing same
EP0715916B1 (en) An iron based powder composition
US5558759A (en) Metal finishing process
JP2007119907A (en) Wear-resistant coating, and its manufacturing method
JP2009061465A (en) Metallic mold for cold forging and its manufacturing method
WO2011125657A1 (en) Process for production of coated article having excellent corrosion resistance, and coated article
TWI232143B (en) Casting die and surface treatment method of the same
KR100989690B1 (en) Metal forming dies and mold having deep nitriding hard layer and excellent lubricant, and a method of preparing the same
KR100818165B1 (en) Method for Producing Multilayered-film having Lubricant and Anti-abrasive Property
TWI711720B (en) Surface material of metal mold forming surface and surface treatment method of metal mold forming surface
JP2002321026A (en) Tool
Chen et al. Improvement of the wear and corrosion resistance of nitrocarburized H13 steel using hydrothermal-synthesized zeolite coating
KR100613157B1 (en) Mg OR Mg-ALLOY HOUSING AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP4392719B2 (en) Base material surface treatment method and base material and product having a surface treated by this method
Soković et al. Possibilities of improvement of dies casting tools with duplex treatment
Colombo et al. Sliding wear behavior of PVD CrN and TiN coated austempered ductile iron
JP4104570B2 (en) Manufacturing method of sliding member
JP2004060619A (en) Piston ring set for internal combustion engine
JP3954739B2 (en) Method for producing nitrogen-containing Cr coating
Dong et al. Development of low-friction and wear-resistant surfaces for low-cost Al hot stamping tools
JP4877502B2 (en) Nitrogen-containing Cr coating and mechanical member having this coating
JP2002069605A (en) Surface-treatment method for hardening of iron-based material
Yousfi Influence of Surface Roughness Lay and Surface Coatings on Galling during Hot Forming of Al-Si Coated High Strength Steel
Al-Samarai et al. Surface Protection from Wear Through Coating
JPH0633218A (en) Manufacture of seal ring for floating sheet

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140808

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150820

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160818

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170810

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180814

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190809

Year of fee payment: 10