KR20160078737A - Method for molding of magnesium or magnesium alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of forming magnesium or a magnesium alloy.
일반적으로 마그네슘 또는 마그네슘 합금은 알루미늄보다 가벼우면서도 기계적 강도가 높으며 아울러 치수 안정성이 높고 기계적 물성이 좋기 때문에 자동차 부품이나 컴퓨터나 휴대폰과 같은 전자기기의 제조에 사용되고 있는 신소재 중 하나이다.Generally, magnesium or magnesium alloy is one of the new materials used in the manufacture of electronic parts such as automobile parts and computers and mobile phones because it is lighter than aluminum, has high mechanical strength, has high dimensional stability and good mechanical properties.
또한, 마그네슘 또는 마그네슘 합금은 경량화가 가능하고 내충격성이 높으며 진동 흡수성 및 전자파 차단성이 우수하여 가전제품에도 많이 사용될 수 있다.In addition, magnesium or magnesium alloy can be lightened, has high impact resistance, is excellent in vibration absorbing property and electromagnetic wave shielding property and can be widely used in household electric appliances.
그러나, 이러한 마그네슘은 25℃에서 수소전극에 대해 -2.363V의 표준전극전위를 갖기 때문에 부식 저항성이 낮고 다른 전기적 양성원소와 접촉할 경우 부식 속도가 증가는 단점이 있다.However, such magnesium has a low corrosion resistance because it has a standard electrode potential of -2.363 V with respect to the hydrogen electrode at 25 DEG C, and has a disadvantage of increasing the corrosion rate when contacting other electrically positive elements.
따라서, 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키기 위한 연구가 많이 이루어 지고 있다.Therefore, many studies have been made to improve the corrosion resistance of magnesium alloys.
마그네슘 합금의 내식성을 향상시키는 방법으로는 합금원소를 첨가하여 마그네슘 합금의 부식 저항성을 개선하거나, 표면처리 공정을 실시하여 내식성을 향상시키는 방법이 알려져 있다.As a method for improving the corrosion resistance of a magnesium alloy, there is known a method of improving the corrosion resistance of a magnesium alloy by adding an alloying element or improving a corrosion resistance by performing a surface treatment process.
표면처리 공정을 통한 마그네슘 합금의 내식성 향상 방법으로는 아노다이징 처리나 크로메이트 처리가 있다. Examples of methods for improving the corrosion resistance of a magnesium alloy through a surface treatment process include anodizing and chromate treatment.
아노다이징 처리는 전기화학적 방법을 이용하여 소재의 표면에 마그네슘 산화층을 형성시켜 내식성과 내마모성 그리고 전기저항성을 향상시키는 표면처리 방법이다. 이 방법은 제조경비가 저렴하고 공정이 간단하며 관리하기가 용이하다는 장점이 있으나 처리 공정의 효율이 좋지 않고 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. The anodizing treatment is a surface treatment method of improving the corrosion resistance, abrasion resistance and electrical resistance by forming a magnesium oxide layer on the surface of a material by using an electrochemical method. This method has the advantages of low manufacturing cost, simple process and easy management, but it is disadvantageous in that the process efficiency is not good and it takes time.
그리고, 크로메이트 처리는 전기적인 방법에 의하지 않고 처리액과 알루미늄과의 화학반응을 이용하여 화성하는 방법으로 비교적 낮은 비용으로 간단한 처리가 가능하고 내식성이 좋으며 외관이 균일하다는 장점이 있다. 그러나 크로메이트 처리는 크롬 등의 중금속을 사용하기 때문에 환경을 오염시킨다는 문제가 있다.The chromate treatment is a method of chemical conversion by using a chemical reaction between a treatment liquid and aluminum without using an electrical method, which enables a simple treatment at a relatively low cost, and is excellent in corrosion resistance and uniform appearance. However, since the chromate treatment uses a heavy metal such as chromium, there is a problem that the environment is contaminated.
또 다른 마그네슘 합금의 표면처리 방법으로는 마그네슘 합금의 표면을 기계적으로 연마하거나, 도장 전처리에 의하여 합금의 표면에 도장을 실시하는 방법이 있지만, 이와 같은 방법으로 표면을 처리한 마그네슘 합금의 표면에는 항상 마그네슘의 산화로 인한 표층이 존재하고 이러한 표층은 치밀하지 못하여 도장 밀착성이 낮아 내식성을 향상시키는 데에는 한계가 있다. Another method for surface treatment of magnesium alloys is to mechanically polish the surface of the magnesium alloy or to paint the surface of the alloy by pretreating the coating. However, the surface of the magnesium alloy treated with such a method is always There is a surface layer due to the oxidation of magnesium and the surface layer is not densified and the coating adhesion is low, so there is a limit to improve the corrosion resistance.
이에, 마그네슘 합금의 중요한 단점인 내식성을 향상시키기 위하여 효과적으로 합금 표면의 산화막을 치밀하게 만드는 등 새로운 표면처리 방법의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in order to improve the corrosion resistance, which is an important disadvantage of the magnesium alloy, it is required to develop a new surface treatment method such as making the oxide film on the surface of the alloy to be dense.
한편, 마그네슘 합금의 성형 시에는 윤활제가 필수적이다. 사용할 수 있는 윤활제는 액체, 고체 윤활제가 있다. 액체 윤활제는 250℃의 고온에서 사용 시, 흄(fume)이 발생하는 등 다양한 작업 애로사항이 존재하여 작업자의 안전에 영향을 준다. 그래파이트(graphite)와 같은 고체 윤활제는 윤활 성능은 좋으나, 표면에 카본(carbon)이 박혀서 이를 제거하려면 매우 진한 농도의 산세가 필요하다. 이렇게 산세를 오랜 시간 거치게 되면 초기에 설계해놓은 두께가 변경되는 등 큰 문제점이 있다. 이에, 윤활제의 선택이 쉽지 않다. On the other hand, a lubricant is essential for molding the magnesium alloy. Lubricants that can be used are liquid, solid lubricants. The use of liquid lubricant at a high temperature of 250 ° C causes fumes, which can affect the safety of workers. Solid lubricants such as graphite have good lubrication performance, but they require a very concentrated concentration of acid to remove the carbon from the surface. Such a long period of pickling has a big problem, such as a change in the initial design thickness. Therefore, selection of a lubricant is not easy.
한편, 윤활제를 사용하지 않으면 온간 성형 시 금형으로의 골링(galling) 현상으로 이형이 불가한 문제점이 있다.
On the other hand, if a lubricant is not used, there is a problem that it can not be released due to a galling phenomenon in a mold during warm forming.
본 발명의 일 구현예는, 마그네슘 판재, 주조재, 압출재 및 3차원 성형품 등 다양한 종류의 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 치밀한 내식성 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 이용하여 윤활제의 사용 없이도 마찰특성을 최소화하여 윤활특성과 이형특성을 나타낼 수 있도록 하는 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법을 제공하고자 한다.
One embodiment of the present invention uses magnesium or magnesium alloy having a dense corrosion-resistant coating on the surface of various kinds of magnesium or magnesium alloy such as magnesium plate, casting material, extruded material and three-dimensional molded product to minimize frictional characteristics without using lubricant To provide a method of forming a magnesium or magnesium alloy capable of exhibiting lubrication characteristics and mold release characteristics.
본 발명의 일 구현예는, One embodiment of the present invention is a method
마그네슘 또는 마그네슘 합금을, 75 내지 100℃의 온도에서는 85 내지 100RH%의 습도이고, 100℃초과 및 160℃의 온도에서는 50 내지 100RH%의 습도로 1차 가습 열처리(Humidification Heat Treatment, HHT)하여 상기 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 브루사이트(Brucite) 피막을 형성하는 단계; 및 Magnesium or magnesium alloy at a temperature of 75 to 100 DEG C and a humidity of 85 to 100 RH% at a temperature of 75 to 100 DEG C and a humidification heat treatment (HHT) of 50 to 100 RH% at a temperature of 100 DEG C or more and 160 DEG C, Forming a brucite coating on the surface of the magnesium or magnesium alloy; And
상기 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형을 이용하여 성형하는 단계;Molding the coated magnesium or magnesium alloy using a mold having a coating layer including DLC (Diamond Like Carbon);
를 포함하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법을 제공한다.A magnesium or magnesium alloy.
상기 1차 가습 열처리는, 75 내지 100℃에서는 120시간 이상으로 이루어지고, 100℃초과 및 160℃에서는 2시간 이하로 이루어지는 것일 수 있다.The primary humidification heat treatment may be performed at a temperature of 75 to 100 占 폚 for 120 hours or more, and may be more than 100 占 폚 and 2 hours or less at 160 占 폚.
상기 피막의 두께는 1 내지 2㎛ 일 수 있다.The thickness of the coating may be between 1 and 2 mu m.
상기 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형은, 금형을 준비하는 단계; 상기 준비된 금형을 진공 세척하는 단계; 상기 진공 세척된 금형을 플라즈마 세척하는 단계; 및 상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;를 포함하는 공정에 의해 제조된 것일 수 있다.The mold having the coating layer including the DLC (Diamond Like Carbon) is prepared by: preparing a mold; Vacuum cleaning the prepared mold; Washing the vacuum cleaned mold with plasma; And performing a DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold.
상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;는, 상기 세척된 금형을 플라즈마 질화 처리하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.The step of performing DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold may include plasma nitriding the cleaned mold.
상기 코팅층은 규소(Si)를 더 포함하는 것일 수 있다.The coating layer may further comprise silicon (Si).
상기 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형을 이용하여 성형하는 단계; 이후에, 상기 성형된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 상기 금형으로부터 이형한 후, 상기 피막이 제거된 부분을 선택적으로 2차 가습 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Molding the coated magnesium or magnesium alloy using a mold having a coating layer including DLC (Diamond Like Carbon); The method may further include the step of selectively performing a second humidifying heat treatment on the portion of the molded magnesium or magnesium alloy after the mold is removed from the mold.
상기 2차 가습 열처리는, 75 내지 160℃의 온도 범위에서 이루어지는 것일 수 있다.The secondary humidification heat treatment may be performed at a temperature ranging from 75 to 160 ° C.
상기 2차 가습 열처리는, 75 내지 100℃의 온도에서는 85 내지 100RH%의 습도이고, 100℃초과 및 160℃의 온도에서는 50 내지 100RH%의 습도로 이루어지는 것일 수 있다.The secondary humidification heat treatment may be a humidity of 85 to 100 RH% at a temperature of 75 to 100 캜, and a humidity of 50 to 100 RH% at a temperature of 100 캜 and 160 캜.
상기 2차 가습 열처리는, 75 내지 100℃에서는 120시간 이상으로 이루어지고, 100℃초과 및 160℃에서는 2시간 이하로 이루어지는 것일 수 있다.The secondary humidification heat treatment may be performed at a temperature of 75 to 100 ° C for 120 hours or more, and may be 100 ° C or more and 2 hours or less at 160 ° C.
상기 마그네슘 합금은 AZ31, AZ61, Ca를 포함하는 AZ31 난연재, 및 AM60으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
The magnesium alloy may be at least one selected from the group consisting of AZ31, AZ61, AZ31 flame retardant including Ca, and AM60.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 마그네슘 판재, 주조재, 압출재 및 3차원 성형품 등 다양한 종류의 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 치밀한 내식성 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 이용하여 윤활제의 사용 없이도 마찰특성을 최소화하여 윤활특성과 이형특성을 나타낼 수 있도록 하는 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법을 제공할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, magnesium or magnesium alloy having a dense corrosion-resistant coating on the surface of various kinds of magnesium or magnesium alloy such as magnesium plate, cast material, extruded material and three-dimensional molded product is used to minimize friction characteristics without using lubricant Thereby providing a lubricating property and a mold releasing property of the magnesium or magnesium alloy.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 브루사이트 피막 두께에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 마그네슘 합금의 피막 형성 여부, 금형의 코팅 여부, 윤활제 유무, 및 종류에 따른 마찰계수를 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing changes in friction coefficient according to the thickness of a brucite film in an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 shows friction coefficients depending on whether a magnesium alloy is formed on a film, whether a mold is coated, presence or absence of a lubricant, and type.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 단지 본 구현예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명의 일 구현예는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금을, 75 내지 100℃의 온도에서는 85 내지 100RH%의 습도이고, 100℃초과 및 160℃의 온도에서는 50 내지 100RH%의 습도로 1차 가습 열처리(Humidification Heat Treatment, HHT)하여 상기 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 브루사이트(Brucite) 피막을 형성하는 단계; 및 상기 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅된 금형을 이용하여 성형하는 단계;를 포함하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a method of making a magnesium or magnesium alloy having a humidity of 85 to 100 RH% at a temperature of 75 to 100 DEG C and a primary humidification heat treatment at a temperature of more than 100 DEG C and a temperature of 160 DEG C of 50 to 100 RH% Forming a brucite coating on the surface of the magnesium or magnesium alloy by Humidification Heat Treatment (HHT); And molding the coated magnesium or magnesium alloy using a diamond-like carbon (DLC) -coated metal mold. The present invention also provides a method of forming a magnesium or magnesium alloy.
본 발명의 일 구현예는 마그네슘, AZ31, AZ61, Ca재(Ca첨가된 AZ31 난연재), AM60 등을 포함하는 마그네슘 판재, 주조재, 압출재 및 3차원 성형품(주방용기, Mg PCB, 자동차 부품) 등 다양한 마그네슘 합금을 사용할 수 있다.One embodiment of the present invention is a magnesium plate, a molding material, an extruded material and a three-dimensional molded article (kitchen container, Mg PCB, automobile parts) including magnesium, AZ31, AZ61, Ca material (AZ31 flame retardant added with Ca) Various magnesium alloys can be used.
본 발명에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법은 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 치밀한 내식성 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 이용하여 윤활제의 사용 없이도 마찰특성을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. The magnesium or magnesium alloy molding method according to the present invention aims at minimizing friction characteristics without using a lubricant by using a magnesium or magnesium alloy having a dense corrosion-resistant film formed on the surface of magnesium or a magnesium alloy.
이러한 피막은 내식성 뿐만 아니라, 이형성을 부여한다.Such a coating imparts not only corrosion resistance but also releasability.
보다 구체적으로, 온간 성형하는 마그네슘 또는 마그네슘 합금은 윤활제 처리 없이 성형 시, 금형에 마그네슘 파티클이 전이되어 문제를 야기한다. 이는, 금형을 손상시킬 뿐 아니라, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에도 전이되어, 표면 처리 시 신뢰성 문제를 발생시킨다. More specifically, the magnesium or magnesium alloy to be warm-formed causes problems when the magnesium particles are transferred to the mold during molding without the lubricant treatment. This not only damages the mold, but also migrates to the surface of the magnesium or magnesium alloy, causing reliability problems in the surface treatment.
이에, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 시에는 윤활제가 필수적이다. 사용할 수 있는 윤활제는 액체, 고체 윤활제가 있다. 액체 윤활제는 250℃의 고온에서 사용 시, 흄(fume)이 발생하는 등 다양한 작업 애로사항이 존재하여 작업자의 안전에 영향을 준다. 그래파이트(graphite)와 같은 고체 윤활제는 윤활 성능은 좋으나, 표면에 카본(carbon)이 박혀서 이를 제거하려면 매우 진한 농도의 산세가 필요하다. 이렇게 산세를 오랜 시간 거치게 되면 초기에 설계해놓은 두께가 변경되는 등 큰 문제점이 있다. 이에, 윤활제의 선택이 쉽지 않다. 한편, 윤활제를 사용하지 않으면 온간 성형 시 금형으로의 골링(galling) 현상으로 이형이 불가하다.Therefore, a lubricant is essential for molding magnesium or a magnesium alloy. Lubricants that can be used are liquid, solid lubricants. The use of liquid lubricant at a high temperature of 250 ° C causes fumes, which can affect the safety of workers. Solid lubricants such as graphite have good lubrication performance, but they require a very concentrated concentration of acid to remove the carbon from the surface. Such a long period of pickling has a big problem, such as a change in the initial design thickness. Therefore, selection of a lubricant is not easy. On the other hand, if a lubricant is not used, it can not be released due to a galling phenomenon in the mold during warm molding.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법은 윤활제의 사용 없이도 마찰특성을 최소화하여 이형성과 성형성을 부여할 수 있도록 안출되었다.
In order to solve these problems, the magnesium or magnesium alloy molding method according to the present invention has been designed so that the friction characteristics can be minimized without using a lubricant, thereby imparting releasability and moldability.
이하에서는, 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 합금의 성형 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of forming a magnesium alloy according to an embodiment of the present invention will be described.
이하에서, 마그네슘 합금이라 함은 마그네슘을 포함하여, 마그네슘 합금의 판재, 봉재, 파이프 등을 통칭한다.Hereinafter, the magnesium alloy refers to a magnesium alloy plate, rod, pipe or the like including magnesium.
본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법은, 마그네슘 합금의 표면에 1차 가습 열처리를 실시하고, 이를 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅된 금형을 이용하여 성형하는 순으로 이루어진다.A method of forming a magnesium or magnesium alloy according to an embodiment of the present invention is performed by first performing a primary humidification heat treatment on the surface of a magnesium alloy and molding the magnesium alloy using a diamond-like carbon (DLC) coated metal mold.
먼저, 마그네슘 합금에 대하여 1차 가습 열처리를 실시하는 과정을 설명한다.First, a process of performing the primary humidification heat treatment on the magnesium alloy will be described.
마그네슘 합금의 1차 가습 열처리는 가습 분위기 속에서 가열 처리하여, 마그네슘 합금의 표면에 Mg(OH)2의 브루사이트(Brucite) 피막을 형성한다. The primary humidification heat treatment of the magnesium alloy is heat treated in a humidified atmosphere to form a brucite coating of Mg (OH) 2 on the surface of the magnesium alloy.
이러한 1차 가습 열처리에 의하여 마그네슘 합금의 표면에 내식성이 높은 피막을 형성할 수 있다. 이 때, 순수 마그네슘(Pure Mg)과 AZ31, AZ61, AZ91D, AM60 등의 다양한 마그네슘 합금은 같은 온도, 습도에서 피막의 두께는 상당한 차이가 있으나 흑화가 진행되어 내식성이 나타나는 점에서는 일치한다.This primary humidification heat treatment can form a coating having high corrosion resistance on the surface of the magnesium alloy. At this time, various magnesium alloys such as Pure Mg and AZ31, AZ61, AZ91D, and AM60 have a considerable difference in the thickness of the coating at the same temperature and humidity, but coincide with the point that the blackening progresses and corrosion resistance appears.
본 발명의 일 구현예에서 1차 가습 열처리의 온도는 75 내지 160℃이고, 가습 분위기는 100℃ 이하의 저온에서는 85 내지 100RH%이며, 100℃ 이상의 고온에서는 50 내지 100RH%에서 실시하는 것이 바람직하다. 이 때, 100℃ 이하의 온도에서는 120시간 이상 1차 가습 열처리 해야 하며, 100℃ 이상의 온도에서는 2시간 이하의 짧은 시간으로도 생성된 1차 가습 열처리 피막이 염수분무시험에서 48시간 이상 마그네슘 모재를 보호할 수 있다. 또한, 75℃ 미만의 저온에서는 1차 가습 열처리 피막의 두께가 얇게 생성되며, 160℃를 초과하는 고온에서는 1차 가습 열처리 피막이 부피가 커져서 부스러진다.In one embodiment of the present invention, the temperature of the first humidification heat treatment is in the range of 75 to 160 캜, the humidifying atmosphere is 85 to 100 RH% at a low temperature of 100 캜 or lower, and 50 to 100 RH% at a high temperature of 100 캜 or higher . In this case, the primary humidification heat treatment should be performed for 120 hours or more at a temperature of 100 ° C or lower, and the primary humidified heat treatment film formed for a short time of 2 hours or less at a temperature of 100 ° C or more can do. Further, at a low temperature of less than 75 占 폚, the thickness of the primary humidified heat treated film is thinned, and at a high temperature exceeding 160 占 폚, the primary humidified heat treated film becomes bulky and crumbles.
이후, 1차 가습 열처리를 수행한 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형을 이용하여 성형한다.Thereafter, the magnesium alloy having undergone the primary humidification heat treatment is formed by using a mold having a coating layer including DLC (Diamond Like Carbon).
상기 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형은, 금형을 준비하는 단계; 상기 준비된 금형을 진공 세척하는 단계; 상기 진공 세척된 금형을 플라즈마 세척하는 단계; 및 상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;를 포함하는 공정에 의해 제조된 것일 수 있다.The mold having the coating layer including the DLC (Diamond Like Carbon) is prepared by: preparing a mold; Vacuum cleaning the prepared mold; Washing the vacuum cleaned mold with plasma; And performing a DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold.
상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;는, 상기 세척된 금형을 플라즈마 질화 처리하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.The step of performing DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold may include plasma nitriding the cleaned mold.
또한, 상기 코팅층은 규소(Si)를 더 포함하는 것일 수 있다.In addition, the coating layer may further include silicon (Si).
보다 구체적으로, 상기 진공 세척은 일례로 수소(H2)와 아르곤(Ar) 기체 하에서 450℃의 온도로, -700V의 바이어스 전압(bias voltage)을 가하여, 30분간 진공 전처리하는 것일 수 있다. 이 때, 진공도는 약 0.05torr 정도이다.More specifically, the vacuum cleaning may be, for example, vacuum pretreatment for 30 minutes by applying a bias voltage of -700 V at a temperature of 450 ° C under hydrogen (H 2 ) and argon (Ar) gas. At this time, the degree of vacuum is about 0.05 torr.
상기 플라즈마 세척은 일례로 플라즈마를 이용하여 60분간 표면을 세척하는 것으로서, 450℃의 온도로, -700V의 바이어스 전압을 가하여, 아르곤(Ar)과 수소(H2) 기체를 각각 100sccm, 60sccm으로 흘려주면서 수행될 수 있다. 이 때, 진공도는 약 0.05torr 정도이다.The plasma cleaning is, for example, a cleaning of the surface for 60 minutes using plasma. A bias voltage of -700 V is applied to the substrate at a temperature of 450 ° C and argon (Ar) and hydrogen (H 2 ) gases are flowed at 100 sccm and 60 sccm, respectively . ≪ / RTI > At this time, the degree of vacuum is about 0.05 torr.
상기 플라즈마 세척 후, DLC 코팅을 보다 효율적으로 이루어지도록 하기 위하여, 질화 처리를 할 수 있다. 보다 구체적으로, 450℃의 온도로, -650V의 바이어스 전압을 가하여, 질소(N2)와 수소(H2) 기체를 각각 130sccm, 70sccm으로 흘려주면서 120분간 수행될 수 있다. 이 때, 진공도는 약 0.05torr 정도이다.After the plasma cleaning, a nitriding treatment may be performed in order to more effectively perform the DLC coating. More specifically, a bias voltage of -650 V is applied to the substrate at a temperature of 450 캜, and nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) gases are supplied at 130 sccm and 70 sccm, respectively, for 120 minutes. At this time, the degree of vacuum is about 0.05 torr.
세척 2단계와, 질화 처리 1단계를 거치고 난 후, 450℃에서 125℃로 냉각하여, 아르곤(Ar), 메탄(CH4), 수소(H2) 기체를 각각 60sccm씩 혼합하여 흘려주면서 90분간 DLC 코팅을 수행할 수 있다.한편, 전술된 바와 같이, 상기 코팅층이 규소(Si)를 더 포함하는 경우에는, 세척 2단계와, 질화 처리 1단계를 거치고 난 후, 표면을 100℃ 이하로 냉각하여 아르곤(Ar), 메탄(CH4), 테트라메틸실레인(tetramethylsilane, TMS), 수소(H2) 기체를 각각 50, 30, 15, 60 sccm씩 혼합하여 흘려주면서 120분간 Si-DLC 코팅을 수행할 수 있다.(Ar), methane (CH 4 ), and hydrogen (H 2 ) gases were mixed at 60 sccm each while flowing for 90 minutes at a temperature of 450 ° C. and 125 ° C., DLC coating can be carried out. [0050] On the other hand, when the coating layer further contains silicon (Si) as described above, the surface is cooled to 100 DEG C or lower after the second stage of the cleaning and the first stage of the nitriding process DLC coating was performed for 120 minutes while argon (Ar), methane (CH 4 ), tetramethylsilane (TMS) and hydrogen (H 2 ) gases were mixed at a flow rate of 50, 30, Can be performed.
이 때, DLC 코팅된 금형을 이용하여 성형하는 경우, 1차 가습 열처리 피막의 두께가 1 내지 2㎛로 얇게 형성되는 경우에도 마찰계수가 최소화되어 윤활 특성이 발현될 수 있다.In this case, even when the thickness of the primary humidified heat-treated film is as thin as 1 to 2 占 퐉, the coefficient of friction is minimized and the lubrication characteristic can be expressed by using the DLC coated mold.
선택적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법은, 성형된 마그네슘 합금을 금형으로부터 이형한 후, 피막이 제거된 부분을 2차 가습 열처리할 수 있다.Alternatively, in the method of forming a magnesium or magnesium alloy according to an embodiment of the present invention, after the molded magnesium alloy is released from a mold, the portion where the coating is removed may be subjected to a secondary humidification heat treatment.
본 발명의 일 구현예에서 2차 가습 열처리의 온도는 75 내지 160℃이고, 가습 분위기는 100℃ 이하의 저온에서는 85 내지 100RH%이며, 100℃ 이상의 고온에서는 50 내지 100RH%에서 실시하는 것이 바람직하다. 이 때, 100℃ 이하의 온도에서는 120시간 이상 2차 가습 열처리 해야 하며, 100℃ 이상의 온도에서는 2시간 이하의 짧은 시간으로도 생성된 2차 가습 열처리 피막이 염수분무시험에서 48시간 이상 마그네슘 모재를 보호할 수 있다. 또한, 75℃ 미만의 저온에서는 2차 가습 열처리 피막의 두께가 얇게 생성되며, 160℃를 초과하는 고온에서는 2차 가습 열처리 피막이 부피가 커져서 부스러진다.
In an embodiment of the present invention, the temperature of the secondary humidifying heat treatment is 75 to 160 ° C, the humidifying atmosphere is 85 to 100 RH% at a low temperature of 100 ° C or lower, and 50 to 100 RH% at a high temperature of 100 ° C or higher . In this case, the secondary humidification heat treatment should be performed for 120 hours or more at a temperature of 100 ° C or lower, and the secondary humidification heat treatment film formed for a short time of 2 hours or less at a temperature of 100 ° C or more can do. Further, at a low temperature of less than 75 캜, the thickness of the secondary humidified heat treated film is thinned, and at a high temperature exceeding 160 캜, the secondary humidified heat treated film is bulky and crumbled.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples of the present invention will be described. However, the following examples are only illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예에서는 마그네슘 합금을 가습 열처리하여 1㎛ 이상의 브루사이트 피막을 형성하고, 윤활제의 사용 없이 DLC 코팅을 한 금형을 이용하여 성형하면, 윤활제를 사용하여 성형을 한 경우와 유사 또는 동일한 마찰계수를 얻을 수 있다는 것을 관찰하였다.In one embodiment of the present invention, when a magnesium alloy is subjected to a humidification heat treatment to form a brucite film of 1 탆 or more and molded using a DLC-coated mold without using a lubricant, It was observed that the coefficient of friction could be obtained.
DLC 코팅 조건은 Ar, CH4, H2 혼합 가스를 이용하였고, 각각의 가스량은 각각 60, 60, 60sccm이다. 205℃에서 90분간 코팅한 후, 125℃로 냉각하는 형태로 처리되었다. DLC 코팅 시의 진공도는 0.06-0.09torr 수준이었으며, 바이어스 전압(bias voltage)는 0.650이었다.
The DLC coating conditions were Ar, CH 4 , and H 2 mixed gas, and the respective gas amounts were 60, 60, and 60 sccm, respectively. Coated at 205 캜 for 90 minutes, and then cooled to 125 캜. The degree of vacuum during the DLC coating was 0.06-0.09 torr and the bias voltage was 0.650.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 브루사이트 피막 두께에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing changes in friction coefficient according to the thickness of a brucite film in an embodiment of the present invention. FIG.
도 1을 참조하면, DLC 코팅을 한 금형을 이용하는 경우 브루사이트 피막의 두께가 1-2㎛ 만으로도 마찰계수가 최소화되어 윤활특성이 나타남을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, when the DLC coated mold is used, the friction coefficient is minimized even if the thickness of the brucite coating is only 1 to 2 μm, and the lubricating properties are shown.
도 2는 마그네슘 합금의 피막 형성 여부, 금형의 코팅 여부, 윤활제 유무, 및 종류에 따른 마찰계수를 나타낸 것이다.FIG. 2 shows friction coefficients depending on whether a magnesium alloy is formed on a film, whether a mold is coated, presence or absence of a lubricant, and type.
도 2를 참조하면, 무윤활 조건임에도 불구하고 Mg(OH)2의 브루사이트 피막을 형성하고, DLC 금형을 사용하여 성형한 경우, 액체 윤활제를 사용하여 성형했을 때와 유사 또는 동일한 수준의 마찰계수를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
2, when a brucite coating film of Mg (OH) 2 is formed in spite of the non-lubrication condition and molded using a DLC mold, a coefficient of friction similar to or the same as that obtained by molding using a liquid lubricant Can be obtained.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (11)
상기 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형을 이용하여 성형하는 단계;
를 포함하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
Magnesium or magnesium alloy at a temperature of 75 to 100 DEG C and a humidity of 85 to 100 RH% at a temperature of 75 to 100 DEG C and a humidification heat treatment (HHT) of 50 to 100 RH% at a temperature of 100 DEG C or more and 160 DEG C, Forming a brucite coating on the surface of the magnesium or magnesium alloy; And
Molding the coated magnesium or magnesium alloy using a mold having a coating layer including DLC (Diamond Like Carbon);
≪ / RTI >
상기 1차 가습 열처리는,
75 내지 100℃에서는 120시간 이상으로 이루어지고,
100℃초과 및 160℃에서는 2시간 이하로 이루어지는 것인,
마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
The method according to claim 1,
The primary humidification heat treatment may include:
And at least 120 hours at 75 to 100 占 폚,
Gt; 100 C < / RTI > and < RTI ID = 0.0 > 160 C &
A method of forming a magnesium or magnesium alloy.
상기 피막의 두께는 1 내지 2㎛ 인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coating has a thickness of 1 to 2 占 퐉.
상기 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형은,
금형을 준비하는 단계;
상기 준비된 금형을 진공 세척하는 단계;
상기 진공 세척된 금형을 플라즈마 세척하는 단계; 및
상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;
를 포함하는 공정에 의해 제조된 것인,
마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
The method according to claim 1,
The mold having the coating layer including the DLC (Diamond Like Carbon)
Preparing a mold;
Vacuum cleaning the prepared mold;
Washing the vacuum cleaned mold with plasma; And
Performing DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold;
≪ / RTI >
A method of forming a magnesium or magnesium alloy.
상기 세척된 금형에 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅을 수행하는 단계;는,
상기 세척된 금형을 플라즈마 질화 처리하는 단계;
를 포함하는 것인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
5. The method of claim 4,
Performing a DLC (Diamond Like Carbon) coating on the cleaned mold;
Plasma nitriding the cleaned mold;
≪ / RTI > wherein the magnesium or magnesium alloy has a thickness of at least 100 microns.
상기 코팅층은 규소(Si)를 더 포함하는 것인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the coating layer further comprises silicon (Si).
상기 피막이 형성된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 DLC(Diamond Like Carbon)를 포함하는 코팅층이 형성된 금형을 이용하여 성형하는 단계; 이후에,
상기 성형된 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 상기 금형으로부터 이형한 후, 상기 피막이 제거된 부분을 선택적으로 2차 가습 열처리하는 단계;
를 더 포함하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
The method according to claim 1,
Molding the coated magnesium or magnesium alloy using a mold having a coating layer including DLC (Diamond Like Carbon); Since the,
Selectively releasing the molded magnesium or magnesium alloy from the mold and then performing a secondary humidification heat treatment on the removed portion;
Further comprising the steps of: forming a magnesium or magnesium alloy;
상기 2차 가습 열처리는,
75 내지 160℃의 온도 범위에서 이루어지는 것인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
8. The method of claim 7,
The secondary humidification heat treatment may include,
Wherein the heat treatment is carried out at a temperature in the range of 75 to 160 占 폚.
상기 2차 가습 열처리는,
75 내지 100℃의 온도에서는 85 내지 100RH%의 습도이고,
100℃초과 및 160℃의 온도에서는 50 내지 100RH%의 습도로 이루어지는 것인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
9. The method of claim 8,
The secondary humidification heat treatment may include,
A humidity of 85 to 100 RH% at a temperature of 75 to 100 DEG C,
And a humidity of 50 to 100 RH% at a temperature of more than 100 DEG C and a temperature of 160 DEG C.
상기 2차 가습 열처리는,
75 내지 100℃에서는 120시간 이상으로 이루어지고,
100℃초과 및 160℃에서는 2시간 이하로 이루어지는 것인,
마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.
10. The method of claim 9,
The secondary humidification heat treatment may include,
And at least 120 hours at 75 to 100 占 폚,
Gt; 100 C < / RTI > and < RTI ID = 0.0 > 160 C &
A method of forming a magnesium or magnesium alloy.
상기 마그네슘 합금은 AZ31, AZ61, Ca를 포함하는 AZ31 난연재, 및 AM60으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인, 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 성형 방법.The method according to claim 1,
Wherein the magnesium alloy is at least one selected from the group consisting of AZ31, AZ61, AZ31 flame retardant including Ca, and AM60.
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| JP2008093686A (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Kasatani:Kk | Mold for molding magnesium alloy, method of manufacturing it and method of molding magnesium alloy |
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