KR20150006433A - Improved process for diffusing a substrate into a base material - Google Patents

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KR20150006433A
KR20150006433A KR1020147030844A KR20147030844A KR20150006433A KR 20150006433 A KR20150006433 A KR 20150006433A KR 1020147030844 A KR1020147030844 A KR 1020147030844A KR 20147030844 A KR20147030844 A KR 20147030844A KR 20150006433 A KR20150006433 A KR 20150006433A
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Abstract

베이스 재료 내로 기질을 확산시키기 위한 개선된 방법이 기술된다. 대체로, 촉매와 함께 기질을 갖는 염욕 내로 베이스 재료를 도입하기 위한 공정이 제공된다. 상기 기질이 상기 베이스 재료의 표면 내로 용이하게 확산될 수 있도록 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도가 제공된다. 그럼에도 불구하고, 상기 베이스 재료 내의 특정의 물질들이 상기 베이스 재료의 표면 내로의 상기 기질의 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 베이스 재료 내로의 이러한 기질의 확산을 억제하는 이러한 선택된 물질들의 용탈을 촉진시키기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도가 더 제공된다. 용탈된 물질들은 실질적으로 상기 확산된 기질로 치환된다.An improved method for diffusing a substrate into a base material is described. In general, a process for introducing a base material into a bath having a substrate with a catalyst is provided. A selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature sufficient to lower the activation energy of the base material are provided so that the substrate can readily diffuse into the surface of the base material. Nonetheless, certain materials within the base material can inhibit diffusion of the substrate into the surface of the base material. Thus, there is further provided a selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature sufficient to promote the leaching of such selected materials that inhibit diffusion of such a substrate into such base material. The leached materials are substantially displaced by the diffused substrate.

Description

베이스 재료 내로 기질을 확산시키기 위한 개선된 방법{IMPROVED PROCESS FOR DIFFUSING A SUBSTRATE INTO A BASE MATERIAL}[0001] IMPROVED PROCESS FOR DIFFUSING A SUBSTRATE INTO A BASE MATERIAL [0002]

발명자: 고 필로스 종호(Philos Jonqho Ko) 및 고 봉섭 사무엘(Bongsub Samuel Ko)Inventor: Philos Jonqho Ko and Bongsub Samuel Ko

본 출원은 발명자로서 고 필로스 종호 및 고 봉섭 사무엘의 이름으로, 발명의 명칭 "베이스 재료 내로 기질을 확산시키기 위한 개선된 방법"으로 표제되고 2012년 5월 4일자로 출원된 미합중국 가특허출원 제61/642,759호; 발명의 명칭 "스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄을 확산시키기 위한 개선된 방법"으로 표제되고 2012년 5월 4일자로 출원된 미합중국 가특허출원 제61/642,768호; 및 발명의 명칭 "그 안에 확산된 티타늄을 갖는 스테인레스강 제품의 연마를 위한 방법"으로 표제되고 2012년 5월 4일자로 출원된 미합중국 가특허출원 제61/642,781호의 우선권을 주장하며, 그 전체 상세한 설명이 본 출원에 참조로 포함된다.The present application is titled " Improved Method for Diffusion of Substrate into Base Material "under the name of Koh Phillose and Koh Bum Samuel as inventors, and the United States of America, filed May 4, 2012, / 642,759; No. 61 / 642,768, titled " Improved Method for Diffusing Titanium into Stainless Steel Base Material ", filed May 4, 2012; And U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 642,781, filed May 4, 2012 entitled " METHOD FOR POLISHING STAINLESS STEEL WITH DIFFERENT TITANIUM IN THE SAME " The disclosures of which are incorporated herein by reference.

본 발명은 대체로 베이스 재료(base meterial) 내로 기질(substrate)을 확산(diffusing)시키기 위한 방법 및 그 결과의 제품을 연마(polishing)하기 위한 방법에 관한 것이다. 하나의 실시예에 있어서, 촉매와 함께 기질을 갖는 염욕(salt bath) 내로 베이스 재료를 도입하기 위한 방법이 제공된다. 상기 기질이 상기 베이스 재료의 표면 내로 확산될 수 있도록 상기 베이스 재료의 활성화 에너지(activation energy)를 낮추기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도들이 제공된다. 더욱이 이러한 베이스 재료 내로의 상기 기질의 확산을 억제하는 선택 물질들이 상기 베이스 재료로부터 용탈(leaching)되도록 촉진하기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도들이 제공된다.The present invention generally relates to a method for diffusing a substrate into a base meterial and a method for polishing the resulting article. In one embodiment, a method is provided for introducing a base material into a salt bath having a substrate with a catalyst. A selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature are provided sufficient to lower the activation energy of the base material so that the substrate can diffuse into the surface of the base material. In addition, a selected amount of catalyst and predetermined bath temperature are provided sufficient to promote selective materials that inhibit diffusion of the substrate into the base material to leach from the base material.

미합중국 특허 제6,645,566호는 강철 및 강철 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 티타늄 및 티타늄 합금들을 포함하여 다양한 베이스 재료들 내로 티타늄 및 질화물(nitride)을 확산시키기 위한 방법을 기술하고 있다. 미합중국 특허 제6,645,566호는 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추고 그리고 상기 베이스 재료로부터 선택 물질들의 용탈을 촉진시키기에 충분한 촉매의 양을 변화시키고 그리고 특정의 시간 동안의 공정 온도를 증가시키는 것이 아닌 방법 자체의 조작에 의하여 그 안에 기술된 방법의 유효성을 증가시키기 위한 여러 구체예들을 기술하고 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 목적은 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추고 그리고 처리되는 동안에 상기 베이스 재료로부터의 선택 물질들의 용탈을 촉진시키기에 충분한 공정 단계들을 변화시키는 것에 의하여 미합중국 특허 제6,645,566호에서 기술된 바와 같은 방법의 유효성을 개선시키는 것이다.U.S. Patent No. 6,645,566 describes a method for diffusing titanium and nitride into various base materials including steel and steel alloys, aluminum and aluminum alloys, titanium and titanium alloys. U.S. Patent No. 6,645,566 discloses a method of reducing the activation energy of the base material and changing the amount of catalyst sufficient to promote leaching of selected materials from the base material and increasing the process temperature for a certain time Describes various embodiments for increasing the effectiveness of the method described therein by manipulation. Thus, one object of the present invention is to provide a method of reducing the activation energy of the base material and reducing the activation energy of the base material as described in U.S. Patent No. 6,645,566 by varying the process steps sufficient to facilitate the leaching of the selected materials from the base material To improve the effectiveness of such methods.

예를 들면, 공동-계류 중인 미합중국 특허출원 제11/869,399호에서 기술된 바와 같이, 강철 또는 강철 합금 베이스 재료의 함량은 미합중국 특허 제6,645,566호에서 기술된 바와 같은 방법의 유효성을 개선시키기 위하여 변화될 수 있다. 예를 들면, 상기 강철 또는 강철 합금 베이스 재료에 바나듐 및 코발트가 첨가되어 티타늄과 질화물의 이러한 것들(강철 또는 강철 합금 베이스 재료) 내로의 확산을 향상시킬 수 있는 반면에, 크롬이 첨가되어 상기 베이스 재료 내로의 티타늄 및 질화물의 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 목적은 베이스 재료 내로 기질(예를 들면, 티타늄)을 확산시키는 방법을 제공하는 것이며, 이는 이러한 베이스 재료 내로의 이러한 기질(예를 들면, 티타늄)의 확산을 억제하는 선택 물질들(예를 들면, 크롬)의 용탈을 촉진한다.For example, as described in co-pending U.S. Patent Application No. 11 / 869,399, the content of steel or steel alloy base material may be varied to improve the effectiveness of the process as described in U.S. Patent No. 6,645,566 . For example, vanadium and cobalt may be added to the steel or steel alloy base material to improve the diffusion of titanium and nitride into these (steel or steel alloy base materials), while chromium is added to the base material It is possible to suppress the diffusion of titanium and nitride into the film. It is therefore an object of the present invention to provide a method of diffusing a substrate (e.g., titanium) into a base material, which is selected to inhibit the diffusion of such a substrate (e.g., titanium) Promotes the leaching of materials (e.g., chromium).

그러나, 미합중국 특허 제7,896,981호에서 기술된 바와 같이, 크롬은 통상 일부 베이스 재료들(예를 들면, 스테인레스강들에서)의 내식성(corrosion-resistance properties)을 제공하는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 크롬과 비교하여 티타늄 또한 내식성 및 다른 향상된 특성들을 제공한다. 따라서, 본 발명의 하나의 목적은, 소정의 물질(예를 들면, 크롬)들이 상기 염욕으로부터 확산된 향상된 내식성 기질(예를 들면, 티타늄)로 치환되도록 상기 베이스 재료로부터 소정의 물질의 용탈을 촉진시키는 것에 의하여, 향상된 내식성 기질(예를 들면, 티타늄)을 베이스 재료 내로 확산시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.However, as described in U.S. Patent No. 7,896,981, chromium is generally known to provide corrosion-resistance properties in some base materials (e.g., in stainless steels). Nonetheless, compared to chromium, titanium also offers corrosion resistance and other improved properties. It is therefore an object of the present invention to promote leaching of certain materials from the base material such that certain materials (e.g., chromium) are displaced by an improved corrosion resistant substrate (e.g., titanium) (E. G., Titanium) into the base material by providing a corrosion resistant substrate (e.

본 발명의 특징들의 조합을 포함하여, 본 발명의 바람직한 구체예들의 이들 및 다른 소정의 이점들이 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 그러나, 이하의 상세한 설명으로부터 얻어지는 것들을 포함하여, 이들 소정의 이점들 각각 및 모두를 완수함이 없이도 어떤 방법이나 방식이(a process or arrangement) 본 청구된 발명을 여전히 적절하게 되도록 할 수 있음은 이해되어야 할 것이다. 이들 소정의 이점들이 아닌 첨부된 특허청구범위들이 본 발명의 대상(subject matter)을 한정한다. 반드시 본 발명은 아니지만 대체로 본 발명의 다중의 구체예들로부터 임의의 그리고 전체 이점들이 파생된다.These and other certain advantages of the preferred embodiments of the present invention, including combinations of features of the present invention, will become apparent from the following detailed description. It is to be understood, however, that any method or method may be made suitable for carrying out the invention without departing from the spirit and scope of the invention, including those obtained from the following detailed description, . The appended claims, rather than these predetermined advantages, define the subject matter of the present invention. It is not necessarily the invention, but generally, any and all advantages derive from the multiple embodiments of the present invention.

본 발명은 대체로 베이스 재료 내로 기질을 확산시키기 위한 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에 있어서, 촉매와 함께 기질을 갖는 염욕 내로 베이스 재료를 도입시키기 위한 공정이 제공된다. 상기 기질이 쉽게 상기 베이스 재료의 표면 내로 확산되도록 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도들이 제공된다. 그럼에도 불구하고, 상기 베이스 재료 내의 특정의 물질들이 상기 베이스 재료의 표면 내로의 상기 기질의 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 기질의 이러한 베이스 재료 내로의 확산을 억제하는 이러한 선택 물질들의 용탈을 촉진하기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도가 더 제공된다. 상기 용탈된 물질들은 실질적으로 상기 확산된 기질로 치환된다.The present invention generally relates to a method for diffusing a substrate into a base material. In one embodiment, a process for introducing a base material into a bath having a substrate with a catalyst is provided. A selected amount of catalyst and predetermined bath temperature are provided sufficient to lower the activation energy of the base material so that the substrate readily diffuses into the surface of the base material. Nonetheless, certain materials within the base material can inhibit diffusion of the substrate into the surface of the base material. Thus, there is further provided a selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature sufficient to promote the leaching of such selected materials to inhibit diffusion of such substrates into such base material. The leached materials are substantially displaced by the diffused substrate.

본 발명은 다수의 다양한 측면과 특징을 포함하며, 이들은 단독으로 및/또는 다른 측면 또는 특징과 결합하여 유용성(utility)을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 요약은 이제 또는 이후에서 특허청구될 그러한 측면이나 특징 각각을 완전히 확인해 주는 것은 아니지만, 이하의 보다 자세한 상세한 설명을 이해하는 데 도움을 주도록 본 발명의 어느 정도의 측면들에 대한 개괄을 제공한다. 본 발명의 범위는 이하에서 기술되는 특정의 구체예들로 제한되는 것은 아니며, 이제 또는 이후에 제출되는 특허청구범위들로 규정된다.It is to be understood that the invention includes many different aspects and features, which may be used alone and / or in combination with other aspects or features. Accordingly, this Summary does not fully identify each of these aspects or features that are now or hereafter claimed, but provides an overview of some aspects of the invention to aid in understanding the following more detailed description. The scope of the invention is not to be limited to the specific embodiments described below, but is defined by the appended claims now or hereafter.

비록 본 발명이 많은 서로 다른 형태들 및 여러 조합들로 구체예를 허용하기는 하나, 본 발명의 원리를 예시한 것으로 고려되어야 하며 본 발명의 넓은 관점을 한정하기 위한 것은 아니라는 이해를 수반하여 여기에 기술되는 본 발명의 구체예들에는 특정한 초점이 있다.Although the invention is susceptible of embodiment in many different forms and combinations, it is to be understood that the principles of the invention are to be considered as illustrative of the principles of the invention and are not intended to limit the broad scope of the invention. The embodiments of the invention described have particular focus.

본 발명은 대체로 베이스 재료 내로의 기질의 확산을 위한 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에 있어서, 촉매와 함께 기질을 갖는 염욕 내로 베이스 재료를 도입하기 위한 공정이 제공된다. 상기 기질이 상기 베이스 재료의 상기 표면 내로 쉽게 확산될 수 있도록 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도가 제공된다. 그럼에도 불구하고, 상기 베이스 재료 내의 특정의 물질들이 상기 기질의 상기 베이스 재료의 표면 내로의 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 물질들의 용탈을 촉진시키기에 충분한 선택된 양의 촉매 및 소정의 염욕 온도가 더 제공된다. 상기 용탈된 물질들은 실질적으로 상기 확산된 기질로 치환된다.The present invention generally relates to a method for diffusion of a substrate into a base material. In one embodiment, a process for introducing a base material into a bath having a substrate with a catalyst is provided. A selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature sufficient to lower the activation energy of the base material are provided so that the substrate can easily diffuse into the surface of the base material. Nonetheless, certain materials within the base material can inhibit diffusion of the substrate into the surface of the base material. Thus, a selected amount of catalyst and a predetermined bath temperature sufficient to promote the leaching of such materials are further provided. The leached materials are substantially displaced by the diffused substrate.

특히, 가열된 염욕이 사용된다. 약 15 내지 약 20중량%(w/w %)의 NaC02, NaC03 또는 염화나트륨(sodium chloride)을 갖는 상기 염욕 내에, 탄산나트륨(sodium carbonate) 및 '시안산나트륨(sodium cyanate)과 시안산칼륨(potassium cyanate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염'이 약 80 내지 약 85중량% 존재한다. 상기 염욕에 촉매화된 기질(catalyzed substrate)이 첨가된다. 비록 다른 촉매들이 사용될 수 있기는 하나, 상기 촉매는 전해된(electrolyzed) 기질의 형태가 될 수 있다. 촉매의 양은 처리되어야 할 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추기에 충분하다. 또한, 이러한 선택된 촉매의 양은 상기 베이스 재료로부터 선택 물질들의 용탈을 촉진시킨다. 특히, 상기 촉매는 상기 베이스 재료 내로의 상기 기질의 확산을 억제하는 선택 물질들의 용탈을 촉진시킨다.In particular, a heated bath is used. Within about 15 to NaC0 2, NaC0 3, or sodium chloride in about 20 wt% (w / w%) wherein the salt bath has a (sodium chloride), sodium carbonate (sodium carbonate) and, cyanic acid sodium (sodium cyanate) with cyanic acid potassium ( potassium cyanate) is present in an amount of about 80 to about 85% by weight. A catalyzed substrate is added to the bath. Although other catalysts may be used, the catalyst may be in the form of an electrolyzed substrate. The amount of catalyst is sufficient to lower the activation energy of the base material to be treated. In addition, the amount of this selected catalyst promotes the leaching of the selected materials from the base material. In particular, the catalyst promotes leaching of selected materials that inhibit diffusion of the substrate into the base material.

상기 베이스 재료는 상기 촉매화된 기질을 갖는 상기 염욕 내에 함침된다. 상기 염욕의 온도는 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 낮추고 그리고 상기 베이스 재료 내로의 상기 기질의 확산을 촉진시킬 수 있는 값으로 설정된다. 일반적으로 보다 높은 온도가 상기 베이스 재료의 상기 활성화 에너지의 저감(lowering)을 촉진시키고 그리고 상기 촉매화된 기질의 확산을 촉진시킬 것이다. 게다가, 상기 염욕 온도는 이러한 기질의 이러한 베이스 재료 내로의 확산을 억제하는 이러한 선택된 물질들의 용탈을 촉진시키도록 더 선택된다. 상기 베이스 재료의 임의의 왜곡(distortion) 또는 뒤틀림(warping)을 방지하기 위하여, 상기 베이스 재료는 상대적으로 짧은 시간 동안 상기 염욕 내에 함침된다. 상기 베이스 재료의 저감된 활성화 에너지 및 상기 촉매로, 상기 염욕 내의 상기 기질 및 질화물은 빠르게 그리고 용이하게 상기 베이스 재료의 상기 표면 내로 확산된다. 상기 염욕 내의 상기 기질의 농도는 기질이 함침 기간 동안 상기 베이스 재료로부터 용탈된 물질들을 충분히 치환하도록 선택된다.The base material is impregnated in the bath with the catalyzed substrate. The temperature of the salt bath is set to a value that can lower the activation energy of the base material and promote the diffusion of the substrate into the base material. Generally, a higher temperature will promote lowering of the activation energy of the base material and promote the diffusion of the catalyzed substrate. In addition, the bath temperature is further selected to promote the leaching of such selected materials to inhibit diffusion of such substrates into such base material. To prevent any distortion or warping of the base material, the base material is impregnated in the bath for a relatively short period of time. With the reduced activation energy of the base material and the catalyst, the substrate and nitride in the bath are quickly and easily diffused into the surface of the base material. The concentration of the substrate in the bath is selected so that the substrate fully displaces the materials that have been leached from the base material during the impregnation period.

실시예Example 1 One

하나의 특정의 실시예에 있어서, 300 계열의 스테인레스강(300 series stainless steel) 베이스 재료가 처리된다. 300 계열의 스테인레스강은 대체로 오스테나이트계 특성(austensitic properties)들을 갖는 초저탄소강(ultralow carbon steel)으로 언급된다. 전형적으로, 크롬은 스테인레스강에 그의 고유의 내식성들을 제공한다. 그렇더라도, 대체로 티타늄이 대체로 매우 높은 인장강도(tensile strength)(또는 인성(toughness)) 및 우수한 내식성을 갖는 비활성의, 경량의 재료가 되는 향상된 특성들을 제공하기 때문에 상기 베이스 재료의 표면 내의 크롬의 일부를 티타늄으로 치환하는 것이 바람직하다. 동시에, 크롬은 대체로 상기 베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제한다. 따라서, 크롬이 실질적으로 확산된 티타늄으로 치환될 수 있도록 상기 베이스 재료의 상기 표면으로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키는 방법을 사용하여 상기 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄을 확산시키는 것이 바람직하다.In one particular embodiment, a 300 series stainless steel base material is treated. Stainless steels of the 300 series are generally referred to as ultralow carbon steels with austenitic properties. Typically, chromium provides its inherent corrosion resistance to stainless steel. Even so, parts of the chromium in the surface of the base material are less susceptible because titanium generally provides improved properties of being an inert, lightweight material with very high tensile strength (or toughness) and good corrosion resistance Is substituted with titanium. At the same time, chromium generally suppresses the diffusion of titanium into the base material. It is therefore desirable to diffuse titanium into the stainless steel base material using a method of promoting the leaching of chromium from the surface of the base material so that the chromium can be replaced by the substantially diffused titanium.

하나의 구체예에 있어서, 가전제품(consumer electronics product) 용의 300 계열의 스테인레스강 하우징이 그의 경도, 인장강도 및 내식성을 향상시키도록 표면처리될 수 있다. 가열된 염욕이 제공된다. 약 15 내지 약 20중량%의 NaC02, NaC03 또는 염화나트륨을 갖는 상기 염욕 내에, 탄산나트륨 및 '시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염'이 약 80 내지 약 85중량% 존재한다.In one embodiment, 300 series stainless steel housings for consumer electronics products may be surface treated to improve their hardness, tensile strength and corrosion resistance. A heated bath is provided. Is present from about 15 to in the salt bath with NaC0 2, NaC0 3, or sodium chloride in about 20% by weight, sodium carbonate, and "a salt selected from the group consisting of cyanate and sodium cyanate, potassium, about 80 to about 85% by weight.

상기 염욕에 촉매화된 티타늄이 첨가된다. 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 활성화 에너지를 최적으로 저감시키고, 상기 스테인레스강 베이스 재료로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키고 그리고 티타늄의 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 내로의 확산을 촉진시키기 위하여, 상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄이 상기 염욕에 첨가되는 것이 바람직하다. 이러한 양의 전해된 티타늄은 상기 스테인레스강 베이스 재료로부터 용탈된 크롬을 치환하고 그리고 상기 처리된 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 내식성을 향상시키는 데 바람직하다. 염욕의 온도는 590℃ 이상, 바람직하게는 약 600℃ 내지 약 620℃까지 가열된다. 상기 전해된 티타늄 및 보다 높은 온도는 상기 염욕으로부터 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄 및 질화물의 확산을 촉매한다.Catalysted titanium is added to the bath. In order to optimally reduce the activation energy of the 300 series of stainless steel base materials, promote the leaching of chromium from the stainless steel base material, and promote the diffusion of titanium into the surface of the stainless steel base material, It is preferred that from about 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolyzed titanium is added to the bath so that a concentration of about 0.005% to about 0.010% of electrolytic titanium is achieved within the bath. This amount of electrolyzed titanium is desirable to replace the leached chromium from the stainless steel base material and to improve the corrosion resistance of the treated 300 series stainless steel base material. The temperature of the salt bath is heated to 590 캜 or higher, preferably about 600 캜 to about 620 캜. The electrolyzed titanium and higher temperatures catalyze the diffusion of the titanium and nitride into the base material from the bath.

상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료는 약 10분 내지 약 90분의 시간의 상대적으로 짧은 시간 동안 상기 염욕 내에 함침된다. 상기 베이스 재료의 임의의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기 위하여, 상기 스테인레스강 베이스 재료를 약 600℃ 내지 약 620℃로 가열된 상기 염욕 내에 단지 약 10 내지 약 20분 동안 함침시키는 것이 바람직하다. 상기 스테인레스강 베이스 재료의 저감된 활성화 에너지 및 그로부터의 크롬의 용탈로, 상기 염욕 내의 상기 티타늄은 빠르게 그리고 용이하게 상기 베이스 재료의 상기 표면 내로 확산된다. 상기 티타늄은 상기 베이스 재료로부터 용탈된 상기 크롬을 실질적으로 치환한다. 이러한 개선된 방법을 사용하여, 티타늄이 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 표면의 적어도 20미크론(microns) 내로 확산되는 것으로 나타났다. The 300 series stainless steel base material is impregnated in the bath for a relatively short period of time of from about 10 minutes to about 90 minutes. To prevent any distortion or distortion of the base material, it is preferred that the stainless steel base material be impregnated in the bath heated to between about 600 [deg.] C and about 620 [deg.] C for only about 10 to about 20 minutes. With the reduced activation energy of the stainless steel base material and the leaching of chromium therefrom, the titanium in the bath quickly and easily diffuses into the surface of the base material. The titanium substantially displaces the chrome leached from the base material. Using this improved method, it was found that titanium diffuses into at least 20 microns of the surface of the 300 series stainless steel base material.

상기 기술된 바와 같이, 티타늄은 크롬에 비하여 향상된 특성들을 갖는다. 따라서, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 신규 표면은 새로이 확산된 티타늄으로 인하여 이들 특성들을 획득한다. 특히, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 상기 표면은 표면이 처리되기 이전의 그의 내식성을 희생함이 없이 보다 더 단단하다. 예를 들면, 약 1300 내지 1450HV100g의 표면 경도. 상기 표면으로부터 확산 억제 물질들(예를 들면, 크롬)을 용탈시키고 그리고 실질적으로 이들을 향상된 특성들을 갖는 기질들(예를 들면, 티타늄)로 치환하는 것에 의하여, 이 방법은 광범위한 물질들에 적용될 수 있다. 스테인레스강의 특별한 경우에 있어서, 보다 낮은 등급 및 그에 따라 보다 저렴한 스테인레스강(예를 들면, 304 계열 스테인레스강)이 그들의 경도, 인장강도 및 내식성 특성들을 향상시키기 위한 본 발명의 확산 방법을 사용하여 표면처리될 수 있다.As described above, titanium has improved properties compared to chromium. Thus, the new surface of the stainless steel base material acquires these properties due to the newly diffused titanium. In particular, the surface of the stainless steel base material is more rigid without sacrificing its corrosion resistance before the surface is treated. For example, a surface hardness of about 100 to about 1300 to 1450 HV. This method can be applied to a wide range of materials by leaching diffusion inhibiting materials (e.g., chromium) from the surface and substantially replacing them with substrates having improved properties (e.g., titanium) . In particular cases of stainless steels, lower grades and hence less expensive stainless steels (e. G., 304 series stainless steels) have been surface treated using the diffusion method of the present invention to improve their hardness, tensile strength and corrosion resistance properties .

실시예 1의 티타늄 확산 방법 동안, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 상에 산화물층(an oxide layer)이 형성될 수 있다. 따라서, 소정의 광택(shine)을 달성하기 위하여 그 결과의 스테인레스강 제품의 표면을 연마(또는 달리 가볍게 버핑(buff))하는 것이 바람직하고, 상기 스테인레스강의 상기 표면 내로 확산된 티타늄의 층을 긁어내거나(scratching) 또는 달리 제거함이 없이 소정의 광택을 달성하는 것이 더욱 바람직하다. 대체로, 그 결과의 스테인레스강 제품은 가볍게 버핑되거나 또는 달리 크롬산화물 연마 컴파운드(chromium oxide polishing compound)를 사용하여 연마될 수 있다. 티타늄의 상기 확산된 층을 긁어내거나 또는 달리 제거함이 없이 상기 표면에 광택을 내기 위하여는, 상기 크롬산화물 연마 컴파운드는 2㎛ 이하의 입자 크기를 갖고 그리고 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1㎛의 입자 크기를 갖는다. 특히, 상기 연마 컴파운드는 100% 면 도멧 플란넬형 폴리싱 휠(100% cotton domet flannel type polishing wheel) 또는 초정밀 연마(fine polishing)를 위하여 일반적으로 사용되는 유사한 형태의 폴리싱 휠 등과 같은 연식 폴리싱 휠(soft polishing wheel)과 함께 사용될 수 있다. 상기 폴리싱 휠은 대체로 약 3000rpm 내지 약 5000rpm, 그리고 바람직하게는 약 3500rpm 내지 약 4500rpm의 속도에서 사용된다. 마찬가지로, 연마된 스테인레스강 제품은 상기 티타늄 확산 방법으로 인하여 증가된 경도 및 내식성과 함께 광택 표면을 갖는다.During the titanium diffusion method of Example 1, an oxide layer may be formed on the surface of the stainless steel base material. It is therefore desirable to polish (or otherwise lightly buff) the surface of the resulting stainless steel product to achieve a desired shine and to scrape off a layer of titanium diffused into the surface of the stainless steel it is more desirable to achieve a desired gloss without scratching or otherwise removing it. In general, the resulting stainless steel product may be lightly buffed or otherwise polished using a chromium oxide polishing compound. In order to polish the surface without scraping or otherwise removing the diffused layer of titanium, the chromium oxide polishing compound has a particle size of 2 탆 or less and preferably has a particle size of about 0.5 to about 1 탆 . Particularly, the polishing compound may be a 100% cotton domet flannel type polishing wheel or a soft polishing type polishing wheel, such as a polishing wheel of a similar type commonly used for super-precision polishing wheel. The polishing wheel is typically used at a speed of from about 3000 rpm to about 5000 rpm, and preferably from about 3500 rpm to about 4500 rpm. Similarly, polished stainless steel products have a glossy surface with increased hardness and corrosion resistance due to the titanium diffusion process.

실시예Example 2 2

다른 특정의 실시예에 있어서, 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료가 처리될 수 있다. 300 계열의 스테인레스강과는 달리, 400 계열의 스테인레스강은 마르텐사이트계 특성(martensitic properties)을 갖는다. 상기 400 계열의 스테인레스강은 또한 약 300℃ 내지 530℃의 선택된 뜨임 온도에서 뜨임처리(tempered) 되어 선택된 코어 경도(예를 들면, 약 40 내지 55HRc)가 달성되었다. 전형적으로 크롬은 스테인레스강에 그의 고유의 내식성들을 제공한다. 그렇더라도, 대체로 티타늄이 대체로 매우 높은 인장강도(또는 인성) 및 우수한 내식성을 갖는 비활성의, 경량의 재료가 되는 향상된 특성들을 제공하기 때문에 상기 베이스 재료의 표면 내의 크롬의 일부를 티타늄으로 치환하는 것이 바람직하다. 동시에, 크롬은 대체로 상기 베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제한다. 따라서, 크롬이 확산된 티타늄으로 치환될 수 있도록 상기 베이스 재료의 상기 표면으로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키는 방법을 사용하여 상기 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄을 확산시키는 것이 바람직하다.In another particular embodiment, 400 series of stainless steel base materials may be treated. Unlike 300 series stainless steels, 400 series stainless steels have martensitic properties. The 400 series of stainless steels were also tempered at selected tempering temperatures of about 300 ° C to 530 ° C to achieve selected core hardness (eg, about 40-55 HRc). Typically, chromium provides its inherent corrosion resistance to stainless steel. Even so, it is desirable to replace a portion of chromium in the surface of the base material with titanium, since it generally provides improved properties of an inert, lightweight material with very high tensile strength (or toughness) and good corrosion resistance Do. At the same time, chromium generally suppresses the diffusion of titanium into the base material. It is therefore desirable to diffuse titanium into the stainless steel base material using a method of promoting the leaching of chromium from the surface of the base material so that the chromium can be replaced by diffused titanium.

하나의 구체예에 있어서, 가전제품 용의 400 계열의 스테인레스강 하우징이 그의 경도, 인장강도 및 내식성을 향상시키도록 표면처리될 수 있다. 가열된 염욕이 제공된다. 약 15 내지 약 20중량%의 NaC02, NaC03 또는 염화나트륨을 갖는 상기 염욕 내에, 탄산나트륨 및 '시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염'이 약 80 내지 약 85중량% 존재한다.In one embodiment, 400 series of stainless steel housings for household appliances may be surface treated to improve their hardness, tensile strength and corrosion resistance. A heated bath is provided. Is present from about 15 to in the salt bath with NaC0 2, NaC0 3, or sodium chloride in about 20% by weight, sodium carbonate, and "a salt selected from the group consisting of cyanate and sodium cyanate, potassium, about 80 to about 85% by weight.

상기 염욕에 촉매화된 티타늄이 첨가된다. 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 활성화 에너지를 최적으로 저감시키고, 상기 스테인레스강 베이스 재료로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키고 그리고 티타늄의 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 내로의 확산을 촉진시키기 위하여, 상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄이 상기 염욕에 첨가되는 것이 바람직하다. 이러한 양의 전해된 티타늄은 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료로부터 용탈된 크롬을 치환하고 그리고 상기 처리된 스테인레스강 베이스 재료의 내식성을 향상시키는 데 바람직하다. 염욕의 온도는 430℃ 이상, 바람직하게는 약 430℃ 내지 약 530℃까지 가열된다. 상기 염욕의 온도는 상기 베이스 재료의 원래의 뜨임 조건들(예를 들면, 뜨임 온도 또는 코어 경도)이 유지되도록 선택된다. 상기 전해된 티타늄은 상기 염욕으로부터 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄 및 질화물의 확산을 촉매하나, 그러나 그 반응 속도는 실시예 1의 반응속도보다 더 느리다. 따라서, 400 계열의 스테인레스강에 대하여는, 상기 300 계열의 스테인레스강에 비하여 대체로 증가된 처리 시간이 요구된다.Catalysted titanium is added to the bath. In order to optimally reduce the activation energies of the 400 series of stainless steel base materials, promote the leaching of chromium from the stainless steel base material, and promote the diffusion of titanium into the surface of the stainless steel base material, It is preferred that from about 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolyzed titanium is added to the bath so that a concentration of about 0.005% to about 0.010% of electrolytic titanium is achieved within the bath. This amount of electrolyzed titanium is desirable to replace the leached chrome from the 400 series stainless steel base material and to improve the corrosion resistance of the treated stainless steel base material. The temperature of the salt bath is heated to 430 캜 or higher, preferably about 430 캜 to about 530 캜. The temperature of the salt bath is selected so that the original tempering conditions (e.g. tempering temperature or core hardness) of the base material are maintained. The electrolyzed titanium catalyzes the diffusion of the titanium and nitride from the bath to the base material, but the reaction rate is slower than the reaction rate of Example 1. Accordingly, for the 400 series of stainless steel, a generally increased processing time is required as compared with the 300 series of stainless steel.

상기 스테인레스강 베이스 재료는 약 10분 내지 약 90분의 시간의 상대적으로 짧은 시간 동안 상기 염욕 내에 함침된다. 상기 베이스 재료의 임의의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기 위하여, 상기 스테인레스강 베이스 재료를 약 430℃ 내지 약 500℃로 가열된 상기 염욕 내에 단지 약 10 내지 약 30분 동안 함침시키는 것이 바람직하다. 상기 스테인레스강 베이스 재료의 저감된 활성화 에너지 및 그로부터의 크롬의 용탈로, 상기 염욕 내의 상기 티타늄은 상기 베이스 재료의 상기 표면 내로 확산된다. 상기 티타늄은 상기 베이스 재료로부터 용탈된 상기 크롬을 실질적으로 치환한다. 이러한 개선된 방법을 사용하여, 티타늄이 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 표면의 적어도 15미크론 내로 확산되는 것으로 나타났다. The stainless steel base material is impregnated in the bath for a relatively short period of time of from about 10 minutes to about 90 minutes. To prevent any distortion or distortion of the base material, it is preferred that the stainless steel base material be impregnated in the bath heated to between about 430 [deg.] C and about 500 [deg.] C for only about 10 to about 30 minutes. With the reduced activation energy of the stainless steel base material and the leaching of chromium therefrom, the titanium in the bath is diffused into the surface of the base material. The titanium substantially displaces the chrome leached from the base material. Using this improved method, it was found that titanium diffuses into at least 15 microns of the surface of the 400 series stainless steel base material.

상기 기술된 바와 같이, 티타늄은 크롬에 비하여 향상된 특성들을 갖는다. 따라서, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 신규 표면은 새로이 확산된 티타늄으로 인하여 이들 특성들을 획득한다. 특히, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 상기 표면은 표면이 처리되기 이전의 그의 내식성을 희생함이 없이 보다 더 단단하다. 예를 들면, 약 900 내지 1100HV100g의 표면 경도. 상기 표면으로부터 확산 억제 물질들(예를 들면, 크롬)을 용탈시키고 그리고 이들을 향상된 특성들을 갖는 기질들(예를 들면, 티타늄)로 치환하는 것에 의하여, 이 방법은 광범위한 물질들에 적용될 수 있다. As described above, titanium has improved properties compared to chromium. Thus, the new surface of the stainless steel base material acquires these properties due to the newly diffused titanium. In particular, the surface of the stainless steel base material is more rigid without sacrificing its corrosion resistance before the surface is treated. For example, a surface hardness of about 900 to 1100 HV and 100 g . This method can be applied to a wide range of materials by leaching diffusion inhibiting materials (e.g., chromium) from the surface and replacing them with substrates having improved properties (e.g., titanium).

실시예 2의 티타늄 확산 방법 동안, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 상에 산화물층이 형성될 수 있다. 따라서, 소정의 광택을 달성하기 위하여 그 결과의 스테인레스강 제품의 표면을 연마(또는 달리 가볍게 버핑)하는 것이 바람직하고, 상기 스테인레스강의 상기 표면 내로 확산된 티타늄의 층을 긁어내거나 또는 달리 제거함이 없이 소정의 광택을 달성하는 것이 더욱 바람직하다. 대체로, 그 결과의 스테인레스강 제품은 가볍게 버핑되거나 또는 달리 크롬산화물 연마 컴파운드를 사용하여 연마될 수 있다. 티타늄의 상기 확산된 층을 긁어내거나 또는 달리 제거함이 없이 상기 표면을 광택을 내기 위하여는, 상기 크롬산화물 연마 컴파운드는 2㎛ 이하의 입자 크기를 갖고 그리고 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1㎛의 입자 크기를 갖는다. 특히, 상기 연마 컴파운드는 100% 면 도멧 플란넬형 폴리싱 휠 또는 초정밀 연마를 위하여 일반적으로 사용되는 유사한 형태의 폴리싱 휠 등과 같은 연식 폴리싱 휠과 함께 사용될 수 있다. 상기 폴리싱 휠은 대체로 약 3000rpm 내지 약 5000rpm, 그리고 바람직하게는 약 3500rpm 내지 약 4500rpm의 속도에서 사용된다. 마찬가지로, 연마된 스테인레스강 제품은 상기 티타늄 확산 방법으로 인하여 증가된 경도 및 내식성과 함께 광택 표면을 갖는다.During the titanium diffusion method of Example 2, an oxide layer may be formed on the surface of the stainless steel base material. Thus, it is desirable to polish (or otherwise lightly buff) the resulting surface of the stainless steel product to achieve a desired gloss and to provide a predetermined, uniform thickness without scraping or otherwise removing the layer of titanium diffused into the surface of the stainless steel. It is more preferable to achieve the luster of the surface. In general, the resulting stainless steel product may be lightly buffed or otherwise polished using a chromium oxide polishing compound. In order to polish the surface without scraping or otherwise removing the diffused layer of titanium, the chromium oxide polishing compound has a particle size of 2 탆 or less and preferably has a particle size of about 0.5 to about 1 탆 . In particular, the abrasive compound may be used with a 100% facetted flange-shaped polishing wheel or a soft polishing wheel such as a similar type of polishing wheel or the like commonly used for superabrasive polishing. The polishing wheel is typically used at a speed of from about 3000 rpm to about 5000 rpm, and preferably from about 3500 rpm to about 4500 rpm. Similarly, polished stainless steel products have a glossy surface with increased hardness and corrosion resistance due to the titanium diffusion process.

실시예Example 3 3

또 다른 특정의 실시예에 있어서, 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료가 다른 방법에 따라 처리될 수 있다. 전형적으로 크롬은 스테인레스강에 그의 고유의 내식성들을 제공한다. 그렇더라도, 대체로 티타늄이 대체로 매우 높은 인장강도(또는 인성) 및 우수한 내식성을 갖는 비활성의, 경량의 재료가 되는 향상된 특성들을 제공하기 때문에 상기 베이스 재료의 표면 내의 크롬의 일부를 티타늄으로 치환하는 것이 바람직하다. 동시에, 크롬은 대체로 상기 베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제한다. 따라서, 크롬이 확산된 티타늄으로 치환될 수 있도록 상기 베이스 재료의 상기 표면으로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키는 방법을 사용하여 상기 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄을 확산시키는 것이 바람직하다.In another particular embodiment, 300 series of stainless steel base materials may be treated according to other methods. Typically, chromium provides its inherent corrosion resistance to stainless steel. Even so, it is desirable to replace a portion of chromium in the surface of the base material with titanium, since it generally provides improved properties of an inert, lightweight material with very high tensile strength (or toughness) and good corrosion resistance Do. At the same time, chromium generally suppresses the diffusion of titanium into the base material. It is therefore desirable to diffuse titanium into the stainless steel base material using a method of promoting the leaching of chromium from the surface of the base material so that the chromium can be replaced by diffused titanium.

하나의 구체예에 있어서, 가전제품 용의 300 계열의 스테인레스강 하우징이 그의 경도, 인장강도 및 내식성을 향상시키도록 표면처리될 수 있다. 가열된 염욕이 제공된다. 약 15 내지 약 20중량%의 NaC02, NaC03 또는 염화나트륨을 갖는 상기 염욕 내에, 탄산나트륨 및 '시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염'이 약 80 내지 약 85중량% 존재한다.In one embodiment, 300 series stainless steel housings for household appliances may be surface treated to improve their hardness, tensile strength and corrosion resistance. A heated bath is provided. Is present from about 15 to in the salt bath with NaC0 2, NaC0 3, or sodium chloride in about 20% by weight, sodium carbonate, and "a salt selected from the group consisting of cyanate and sodium cyanate, potassium, about 80 to about 85% by weight.

상기 염욕에 촉매화된 티타늄이 첨가된다. 상기 스테인레스강 베이스 재료의 활성화 에너지를 최적으로 저감시키고, 상기 스테인레스강 베이스 재료로부터의 크롬의 용탈을 촉진시키고 그리고 티타늄의 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 내로의 확산을 촉진시키기 위하여, 상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄이 상기 염욕에 첨가되는 것이 바람직하다. 이러한 양의 전해된 티타늄은 상기 스테인레스강 베이스 재료로부터 용탈된 크롬을 치환하고 그리고 상기 처리된 스테인레스강 베이스 재료의 내식성을 향상시키는 데 바람직하다. 염욕의 온도는 680℃ 이상 가열된다. 상기 전해된 티타늄은 상기 염욕으로부터 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄 및 질화물의 확산을 촉매한다.Catalysted titanium is added to the bath. In order to optimally reduce the activation energy of the stainless steel base material, promote the leaching of chromium from the stainless steel base material, and promote the diffusion of titanium into the surface of the stainless steel base material, It is preferred that from about 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolytic titanium is added to the bath so that a concentration of 0.005% to about 0.010% of the electrolytic titanium is achieved. This amount of electrolyzed titanium is desirable to replace the leached chromium from the stainless steel base material and to improve the corrosion resistance of the treated stainless steel base material. The temperature of the salt bath is heated to 680 DEG C or higher. The electrolyzed titanium catalyzes the diffusion of the titanium and nitride into the base material from the bath.

상기 스테인레스강 베이스 재료는 약 10분 내지 약 30분의 시간의 상대적으로 짧은 시간 동안 상기 염욕 내에 함침된다. 상기 베이스 재료의 임의의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기 위하여, 상기 스테인레스강 베이스 재료를 약 680℃ 내지 약 700℃로 가열된 상기 염욕 내에 단지 약 10 내지 약 17분 동안 함침시키는 것이 바람직하다. 상기 스테인레스강 베이스 재료의 저감된 활성화 에너지로, 상기 염욕 내의 상기 티타늄은 빠르게 그리고 용이하게 상기 베이스 재료의 상기 표면 내로 확산된다. 동시에, 크롬이 상기 베이스 재료로부터 용탈된다. 다른 실시예들과 비교하여, 이 실시예 3에서의 보다 높은 염욕 온도가 반응속도를 증가시키고, 이는 차례로 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산의 속도를 증가시킨다. 그러나 이보다 높은 염욕 온도에서, 상기 베이스 재료로부터의 크롬의 용탈은 보다 느려진다. 그 결과, 보다 많은 크롬이 상기 베이스 재료 내에 보류되는 한편으로 보다 많은 티타늄이 확산되어 다른 실시예들에 비해 더 밀집되어 확산된 베이스 재료로 귀결된다. 이러한 개선된 방법을 사용하여, 티타늄이 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 표면의 적어도 30 내지 35미크론 내로 확산되는 것으로 나타났다. The stainless steel base material is impregnated in the bath for a relatively short period of time of from about 10 minutes to about 30 minutes. To prevent any distortion or distortion of the base material, it is preferred that the stainless steel base material be impregnated in the bath heated to about 680 캜 to about 700 캜 for only about 10 to about 17 minutes. With the reduced activation energy of the stainless steel base material, the titanium in the bath quickly and easily diffuses into the surface of the base material. At the same time, chromium is leached from the base material. In comparison with other embodiments, the higher bath temperature in this Example 3 increases the reaction rate, which in turn increases the rate of diffusion of the titanium into the base material. However, at higher bath temperatures, the leaching of chromium from the base material is slower. As a result, more chromium is retained in the base material while more titanium diffuses resulting in a more dense diffused base material compared to other embodiments. Using this improved method, it has been found that titanium diffuses into at least 30 to 35 microns of the surface of the 300 series stainless steel base material.

따라서, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 신규 표면은 새로이 확산된 티타늄 및 보류된 크롬의 특성들을 획득한다. 특히, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 상기 표면은 표면이 처리되기 이전의 그의 내식성을 희생함이 없이 보다 더 단단하다. 예를 들면, 약 1400 내지 1550HV100g의 표면 경도. Thus, the new surface of the stainless steel base material acquires the properties of newly diffused titanium and retained chromium. In particular, the surface of the stainless steel base material is more rigid without sacrificing its corrosion resistance before the surface is treated. For example, a surface hardness of about 1400-1550 HV 100 g .

실시예 3의 티타늄 확산 방법 동안, 상기 스테인레스강 베이스 재료의 표면 상에 산화물층이 형성될 수 있다. 따라서, 소정의 광택을 달성하기 위하여 그 결과의 스테인레스강 제품의 표면을 연마(또는 달리 가볍게 버핑)하는 것이 바람직하고, 상기 스테인레스강의 상기 표면 내로 확산된 티타늄의 층을 긁어내거나 또는 달리 제거함이 없이 소정의 광택을 달성하는 것이 더욱 바람직하다. 대체로, 그 결과의 스테인레스강 제품은 가볍게 버핑되거나 또는 달리 크롬산화물 연마 컴파운드를 사용하여 연마될 수 있다. 티타늄의 상기 확산된 층을 긁어내거나 또는 달리 제거함이 없이 상기 표면을 광택을 내기 위하여는, 상기 크롬산화물 연마 컴파운드는 2㎛ 이하의 입자 크기를 갖고 그리고 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1㎛의 입자 크기를 갖는다. 특히, 상기 연마 컴파운드는 100% 면 도멧 플란넬형 폴리싱 휠 또는 초정밀 연마를 위하여 일반적으로 사용되는 유사한 형태의 폴리싱 휠 등과 같은 연식 폴리싱 휠과 함께 사용될 수 있다. 상기 폴리싱 휠은 대체로 약 3000rpm 내지 약 5000rpm, 그리고 바람직하게는 약 3500rpm 내지 약 4500rpm의 속도에서 사용된다. 마찬가지로, 연마된 스테인레스강 제품은 상기 티타늄 확산 방법으로 인하여 증가된 경도 및 내식성과 함께 광택 표면을 갖는다.During the titanium diffusion method of Example 3, an oxide layer may be formed on the surface of the stainless steel base material. Thus, it is desirable to polish (or otherwise lightly buff) the resulting surface of the stainless steel product to achieve a desired gloss and to provide a predetermined, uniform thickness without scraping or otherwise removing the layer of titanium diffused into the surface of the stainless steel. It is more preferable to achieve the luster of the surface. In general, the resulting stainless steel product may be lightly buffed or otherwise polished using a chromium oxide polishing compound. In order to polish the surface without scraping or otherwise removing the diffused layer of titanium, the chromium oxide polishing compound has a particle size of 2 탆 or less and preferably has a particle size of about 0.5 to about 1 탆 . In particular, the abrasive compound may be used with a 100% facetted flange-shaped polishing wheel or a soft polishing wheel such as a similar type of polishing wheel or the like commonly used for superabrasive polishing. The polishing wheel is typically used at a speed of from about 3000 rpm to about 5000 rpm, and preferably from about 3500 rpm to about 4500 rpm. Similarly, polished stainless steel products have a glossy surface with increased hardness and corrosion resistance due to the titanium diffusion process.

비록 본 발명을 특정의 설명적인 관점들을 참조하여 기술하였으나, 이러한 설명이 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 출원에서 개별적으로 기술되거나 또는 청구된 특징들의 이들 조합들을 포함하여 본 발명의 진실한 정신, 중심 특성들 및 관점으로부터 벗어남이 없이 설명적인 구체예들에 대하여 여러 변화들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 더욱이, 임의의 이러한 변화들 및 변경들은 당해 기술분야에서 숙련된 자들에 의하여 하기의 특허청구범위들의 하나 또는 그 이상의 구성요소들의 등가물로 인식될 수 있을 것이고, 법에 의하여 허용되는 최대한의 정도까지 이러한 특허청구범위들의 범위로 포섭되어야 함이 이해될 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to certain illustrative aspects, it is to be understood that such description is not to be interpreted in a limiting sense. Rather, various changes and modifications may be made to the illustrative embodiments without departing from the true spirit, central characteristics, and aspects of the present invention, including these combinations of features individually described or claimed in this application . Moreover, it is intended that any such variations and modifications be recognized by those skilled in the art as equivalents of one or more of the following claims, and that such variations and modifications may be resorted to by those skilled in the art to the full extent permitted by law It is to be understood that the invention should be embraced within the scope of the claims.

Claims (17)

베이스 재료 내로의 기질의 확산을 억제하는 적어도 하나의 물질을 갖는 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨 및, 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
선택된 양의 기질 및 선택된 양의 촉매를 상기 염욕 내에 분산시키며, 여기에서 상기 선택된 양의 촉매는 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 상기 베이스 재료 내로의 상기 기질의 확산을 억제하는 상기 물질의 용탈을 촉진시키기에 충분한 것인 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 베이스 재료 내로의 상기 기질의 확산을 억제하는 상기 물질의 용탈을 촉진시키기에 충분한 온도까지 상기 염욕을 가열하는 단계; 및
상기 기질이 상기 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 물질을 상기 기질로 치환하도록 하는 한편으로 상기 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기에 충분한 시간 동안 상기 염욕 내에 상기 베이스 재료를 함침시키는 단계;
를 포함하는 베이스 재료 내로 기질 및 질화물을 확산시키기 위한 방법.
Providing a base material having at least one material that inhibits diffusion of the substrate into the base material;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
Dispersing a selected amount of the substrate and a selected amount of the catalyst in the bath, wherein the selected amount of catalyst reduces leaching of the material to reduce activation energy of the base material and inhibit diffusion of the substrate into the base material Wherein the step
Heating the bath to a temperature sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the material to inhibit diffusion of the substrate into the base material; And
Impregnating the base material in the bath for a time sufficient to cause the substrate to diffuse into the base material to substantially replace the leached material with the substrate while preventing distortion or distortion of the base material;
≪ RTI ID = 0.0 > a < / RTI > base material.
베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제하는 적어도 하나의 물질을 갖는 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨 및, 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
선택된 양의 티타늄 화합물의 전해에 의하여 형성된 티타늄을 상기 염욕 내에 분산시키며, 여기에서 상기 선택된 양의 전해된 티타늄은 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 물질의 용탈을 촉진시키기에 충분한 것인 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 물질의 용탈을 촉진시키기에 충분한 온도까지 상기 염욕을 가열하는 단계; 및
상기 티타늄이 상기 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 물질을 상기 티타늄으로 치환하도록 하는 한편으로 상기 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하기에 충분한 시간 동안 상기 염욕 내에 상기 베이스 재료를 함침시키는 단계;
를 포함하는 베이스 재료 내로 티타늄 및 질화물을 확산시키기 위한 방법.
Providing a base material having at least one material that inhibits diffusion of titanium into the base material;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
Dispersing titanium formed by electrolysis of a selected amount of the titanium compound into the bath, wherein the selected amount of the electrolytically treated titanium reduces the activation energy of the base material and inhibits diffusion of the titanium into the base material Is sufficient to promote the leaching of the material;
Heating the bath to a temperature sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the material to inhibit diffusion of the titanium into the base material; And
Impregnating the base material in the bath for a time sufficient to cause the titanium to diffuse into the base material to substantially replace the leached material with the titanium while preventing distortion or distortion of the base material;
≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제하는 크롬을 갖는 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨, 및 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄을 상기 염욕 내에 분산시키며, 여기에서 전해된 티타늄의 양이 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 달리는 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 것인 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 590℃ 이상의 온도까지 상기 염욕을 가열하는 단계; 및
상기 티타늄이 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 크롬을 상기 티타늄으로 치환하도록 하는 한편으로 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하도록 약 10 내지 약 90분 동안 상기 염욕 내에 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 함침시키는 단계;
를 포함하는 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄 및 질화물을 확산시키기 위한 방법.
Providing a 300 series stainless steel base material having chromium that inhibits diffusion of titanium into the base material;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate, and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
About 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolytic titanium is dispersed in the bath so that a concentration of about 0.005% to about 0.010% of electrolytic titanium is achieved in the bath, The activation energy being low enough to promote leaching of the chromium to inhibit diffusion of the titanium into the base material;
Heating the bath to a temperature of at least 590 DEG C sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the chrome; And
Wherein the titanium is diffused into the 300 series of stainless steel base materials to substantially displace the leached chromium with the titanium while at least about 10 to about 90 minutes to prevent distortion or distortion of the 300 series stainless steel base material Impregnating the 300 series stainless steel base material in the bath;
≪ RTI ID = 0.0 > 300 < / RTI > series of stainless steel base materials.
제 3 항에 있어서,
함침 온도가 약 600℃ 내지 약 620℃인 방법.
The method of claim 3,
RTI ID = 0.0 > 600 C < / RTI > to about 620 C.
제 3 항에 있어서,
함침 시간이 약 10분 내지 약 20분인 방법.
The method of claim 3,
Wherein the impregnation time is from about 10 minutes to about 20 minutes.
베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제하는 크롬 함량을 갖고, 더욱이 선택된 코어 경도를 갖는 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨 및, 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄을 상기 염욕 내에 분산시키며, 여기에서 전해된 티타늄의 양이 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 달리는 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 것인 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 430℃ 이상의 온도까지 상기 염욕을 가열시키고 그리고 400 계열의 베이스 재료의 원래의 뜨임 조건들로 유지하도록 하는 단계; 및
상기 티타늄이 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 크롬을 상기 티타늄으로 치환하도록 하는 한편으로 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하도록 약 10 내지 약 90분 동안 상기 염욕 내에 상기 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 함침시키는 단계;
를 포함하는 400 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄 및 질화물을 확산시키기 위한 방법.
Providing a 400 series stainless steel base material having a chromium content that inhibits diffusion of titanium into the base material and further having a selected core hardness;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
About 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolytic titanium is dispersed in the bath so that a concentration of about 0.005% to about 0.010% of electrolytic titanium is achieved in the bath, The activation energy being low enough to promote leaching of the chromium to inhibit diffusion of the titanium into the base material;
Heating the bath to a temperature of at least 430 ° C sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the chromium and to maintain the original tempering conditions of the 400 series of base materials; And
Wherein the titanium is diffused into the 400 series stainless steel base material to substantially displace the leached chromium with the titanium while at least about 10 to about 90 minutes to prevent distortion or distortion of the 400 series stainless steel base material Impregnating the 400 series stainless steel base material in the bath;
≪ RTI ID = 0.0 > 400 < / RTI > series of stainless steel base materials.
제 6 항에 있어서,
함침 온도가 약 430℃ 내지 약 500℃인 방법.
The method according to claim 6,
RTI ID = 0.0 > 500 C < / RTI >
제 6 항에 있어서,
함침 시간이 약 10분 내지 약 30분인 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the impregnation time is from about 10 minutes to about 30 minutes.
베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제하는 크롬 함량을 갖고, 더욱이 선택된 코어 경도를 갖는 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨 및, 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
상기 염욕 내에서 약 0.005% 내지 약 0.010%의 전해된 티타늄의 농도가 달성되도록 약 40㎍ 내지 약 60㎍의 전해된 티타늄을 상기 염욕 내에 분산시키며, 여기에서 전해된 티타늄의 양이 상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 달리는 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 것인 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 680℃ 이상의 온도까지 상기 염욕을 가열시키는 단계; 및
상기 티타늄이 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 크롬을 상기 티타늄으로 치환하도록 하는 한편으로 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하도록 약 10 내지 약 30분 동안 상기 염욕 내에 상기 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료를 함침시키는 단계;
를 포함하는 300 계열의 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄 및 질화물을 확산시키기 위한 방법.
Providing a 300 series stainless steel base material having a chromium content that inhibits diffusion of titanium into the base material and further having a selected core hardness;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
About 40 [micro] g to about 60 [micro] g of electrolytic titanium is dispersed in the bath so that a concentration of about 0.005% to about 0.010% of electrolytic titanium is achieved in the bath, The activation energy being low enough to promote leaching of the chromium to inhibit diffusion of the titanium into the base material;
Heating the bath to a temperature of at least 680 DEG C sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the chrome; And
Wherein the titanium is diffused into the 300 series stainless steel base material to substantially displace the leached chromium with the titanium while at least about 10 to about 30 minutes to prevent distortion or distortion of the 300 series stainless steel base material Impregnating the 300 series stainless steel base material in the bath;
≪ RTI ID = 0.0 > 300 < / RTI > series of stainless steel base materials.
제 9 항에 있어서,
함침 온도가 약 680℃ 내지 약 700℃인 방법.
10. The method of claim 9,
RTI ID = 0.0 > 700 C < / RTI >
제 9 항에 있어서,
함침 시간이 약 10분 내지 약 30분인 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the impregnation time is from about 10 minutes to about 30 minutes.
베이스 재료 내로의 티타늄의 확산을 억제하는 크롬 함량을 갖고, 더욱이 선택된 코어 경도를 갖는 스테인레스강 베이스 재료를 제공하는 단계;
탄산나트륨 및, 시안산나트륨과 시안산칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염을 포함하는 염욕을 제공하는 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 베이스 재료 내로의 상기 티타늄의 확산을 억제하는 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 전해된 티타늄을 상기 염욕 내에 분산시키는 단계;
상기 베이스 재료의 활성화 에너지를 저감시키고 그리고 상기 크롬의 용탈을 촉진시키기에 충분한 온도까지 상기 염욕을 가열시키는 단계;
상기 티타늄이 상기 스테인레스강 베이스 재료 내로 확산되어 실질적으로 상기 용탈된 크롬을 상기 티타늄으로 치환하도록 하는 한편으로 상기 스테인레스강 베이스 재료의 왜곡 또는 뒤틀림을 방지하도록 상기 염욕 내에 상기 스테인레스강 베이스 재료를 함침시키는 단계; 및
상기 티타늄의 확산 후 상기 베이스 재료를 연마하는 단계;
를 포함하는 일련의 스테인레스강 베이스 재료 내로 티타늄 및 질화물을 확산시키고 그 확산된 결과물을 연마하기 위한 방법.
Providing a stainless steel base material having a chromium content that inhibits diffusion of titanium into the base material, and further having a selected core hardness;
Providing a salt bath comprising sodium carbonate and a salt selected from the group consisting of sodium cyanide and potassium cyanate;
Dispersing in the bath of electrolytic titanium sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the chromium that inhibits diffusion of the titanium into the base material;
Heating the bath to a temperature sufficient to reduce activation energy of the base material and promote leaching of the chromium;
Impregnating the stainless steel base material into the bath so that the titanium diffuses into the stainless steel base material to substantially displace the leached chrome with the titanium while preventing distortion or distortion of the stainless steel base material ; And
Polishing the base material after diffusion of the titanium;
And diffusing the titanium and nitride into a series of stainless steel base materials, wherein the titanium and the nitride are polished.
제 12 항에 있어서,
상기 베이스 재료가 크롬산화물 연마 컴파운드를 사용하여 연마되는 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the base material is polished using a chromium oxide polishing compound.
제 13 항에 있어서,
상기 크롬산화물 연마 컴파운드가 2㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 것인 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the chromium oxide polishing compound has a particle size of 2 [mu] m or less.
제 13 항에 있어서,
상기 크롬산화물 연마 컴파운드가 약 0.5 내지 약 1㎛의 입자 크기를 갖는 것인 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the chromium oxide polishing compound has a particle size of from about 0.5 to about 1 mu m.
제 12 항에 있어서,
상기 베이스 재료가 약 3000rpm 내지 약 5000rpm의 연마 속도에서 면 도멧 플란넬형 폴리싱 휠을 사용하여 연마되는 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the base material is polished using a plano-dimetron flannel-shaped polishing wheel at a polishing rate of from about 3000 rpm to about 5000 rpm.
제 16 항에 있어서,
상기 연마 속도가 약 3500rpm 내지 약 4500rpm인 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the polishing rate is from about 3500 rpm to about 4500 rpm.
KR1020147030844A 2012-05-04 2013-05-06 Improved process for diffusing a substrate into a base material KR20150006433A (en)

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