KR20190007052A - Surface treatment of metal products and metal products - Google Patents
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Abstract
경질, 연질 어느 것의 금속 제품에 대하여도, 균일한 나노 결정 조직을 표면을 따라 연속하여 형성하는 것이 가능한 표면 처리 방법을 제공한다. 금속 제품에 대하여, 메디안 지름이 1~20㎛로 공기 중에서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 거의 구상의 분사 입체를, 0.05MPa~0.5MPa의 분사 압력으로 분사한다. 이것에 의해 연질 재료 제의 금속 제품에 대하여도 층상 가공 조직을 생기게 하는 것 없이 상기 금속 제품의 표면을 따라 표면으로부터 일정 깊이의 범위를 연속하여 균일하게 평균 결정 입경이 300㎚, 바람직하게는 100㎚ 이하의 나노 결정으로 미세화시킨 나노 결정 조직층을 형성하는 것이 가능함과 함께, 약 -180MPa~최대로-1200MPa대의 높은 압축 잔류 응력을 부여하는 것이 가능하고, 금속 제품의 표면 강화를 도모하는 것이 가능하였다.Provided is a surface treatment method capable of continuously forming a uniform nanocrystalline texture along the surface of a metal product of either hard or soft. A substantially spherical sprayed solid having a median diameter of 1 to 20 占 퐉 and a dropping time of 10 sec / m or more in air is sprayed onto the metal product at an injection pressure of 0.05 MPa to 0.5 MPa. As a result, the metal product made of soft material does not have a layered structure, and the average crystal grain size is continuously 300 nm, preferably 100 nm It is possible to form a nanocrystalline texture layer which is finely grained by the following nanocrystals and it is possible to impart a high compressive residual stress of about -180 MPa to a maximum of -1200 MPa and to strengthen the surface of the metal product.
Description
본 발명은, 금속 제품의 표면 처리 방법 및 상기 방법으로 표면 처리된 금속 제품에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 금속 제품에 소정의 조건으로 미립자를 분사하는 것에 의해, 해당 금속 제품의 표면 부근의 결정 구조를 나노 결정 조직으로 하는 것에 의해 금속 제품의 표면 강화를 행하는 표면 처리 방법 및 상기 방법으로 표면이 강화된 금속 제품에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface treatment method of a metal product and a metal product surface-treated by the above method, and more particularly to a metal product surface treated by a method of spraying fine particles onto a metal product under predetermined conditions, A surface treatment method for strengthening the surface of a metal product by making the structure into a nanocrystalline structure, and a metal product having a surface strengthened by the above method.
금속 재료의 강도가 결정 입경(粒徑)의 평방근의 역수에 비례하여 증대하는 것은, 홀-페치(Hall-Petch)의 관계로서 알려져 있고, 이와 같은 효과를 가져오는 결정 입경의 미세화는, 금속 제품의 표면 강화에 있어서도 이용되고 있다.The fact that the strength of the metal material increases in proportion to the reciprocal of the square root of the grain size is known as a Hall-Petch relationship, and the miniaturization of the crystal grain size, which brings about such effects, And the like.
특히, 표면 부근의 결정 입경을 나노 레벨로까지 미세화한 금속 제품에서는, 표면 경도가 비약적으로 상승할 뿐만 아니라, 내마모성이나 내식성의 향상이 얻어진다고도 보고되고 있다.Particularly, it has been reported that a metal product in which the crystal grain size in the vicinity of the surface is miniaturized to the nano level not only remarkably increases the surface hardness but also improves the wear resistance and corrosion resistance.
이와 같은 표면 강화를 가능하게 하는 금속 제품의 나노 결정화 방법으로서는, 볼 밀링(ball milling), 낙추(落錘) 가공, 입자 충돌 가공, 쇼트 피닝(shot peening)에 의한 성공 예가 보고되고 있고, 특히, 쇼트 피닝에 의한 나노 결정화는, 저 코스트 또한 간이한 방법으로서 주목되고 있다.Successful examples of ball milling, falling weight processing, particle impact machining, and shot peening have been reported as nanocrystallization methods for metal products that enable such surface strengthening. Particularly, Nanocrystallization by shot peening has attracted attention as a low-cost and simple method.
또한, 쇼트 피닝에 의한 나노 결정 조직의 생성 원리에 대하여는 여전히 충분한 해명이 되고 있지 않지만, 뒤에 언급하는 특허문헌 1 및 비특허문헌 1에는, 연질 재료인 SS400강[HV1.20GPa(HV122)]에 대하여 평균 입자경 45㎛의 고속도강(SKH59)제 쇼트를 0.5MPa에서 30sec 분사한 표면 처리의 예와, 경질 재료인 SCr420 침탄소입강[초기 경도 HV7.55GPa(HV770)]에 대하여 동일 조건으로 쇼트 피닝을 행한 표면 처리의 예가 소개되고 있음과 함께, 양 예로 형성된 나노 결정 조직의 구조에 큰 상위가 있는 것이 기재되어 있다(특허문헌 1, 비특허문헌 1).Although the principle of formation of nanocrystalline structure by shot peening has not yet been sufficiently clarified, the following
또한, 본 명세서에 있어서, HV(GPa)와 HV(무기호) 사이의 환산은, 「HV(무기호) ≒ HV(GPa)×102」로서 계산하였다[JIS R 1610(2003)의 부표 1].In this specification, the conversion between HV (GPa) and HV (negative number) was calculated as "HV (negative number) ≈ HV (GPa) × 102" [
상술한 바와 같이, 쇼트 피닝에 의해 금속 제품의 표면 조직을 나노 결정화하려고 한 경우, 처리 대상으로 하는 금속 제품이 연질 재료인 경우에 생성되는 나노 결정 조직(층상 가공 조직)과, 경질 재료로 이루어지는 금속 제품에 생성되는 나노 결정 조직(층상 가공 조직을 동반하지 않는 것)에서, 구조에 현저한 상위가 있는 것이 앞에 언급한 특허문헌 1 및 비특허문헌 1에서 보고되고 있다.As described above, when the surface texture of a metal product is to be nanocrystallized by shot peening, the nanocrystalline texture (layered structure) produced when the metal product to be treated is a soft material and the
이 중, 경질 재료(SCr420 침탄소입강)의 금속 제품의 표면에 생성되는 나노 결정 조직은, 표면으로부터 소정의 깊이 범위에, 표면을 따라 균일하게 형성되고, 이상적인 상태로 나노 결정 조직이 생성된 것이 보고되고 있다.Of these, the nanocrystalline structure formed on the surface of the metal product of the hard material (SCr420 carburized quenched steel) is uniformly formed along the surface in a predetermined depth range from the surface and nanocrystalline structure is formed in an ideal state Are reported.
그러나, 연질 재료(SS400 강)의 금속 제품에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 쇼트 피닝의 초기 단계에 있어서 분사 입체(粒體)의 충돌에 의해 표면에 현저한 요철(凹凸)이 형성되고, 그 후, 후속의 분사 입체의 충돌에 의해 형성된 요철 중의 철부(凸部)가 절첩(折疊)되어 재료 내부를 향하여 침입하여 가고, 더욱이 후속의 충돌에 의해 더욱더 요철의 형성과 철부의 절첩이 반복되는 것으로, 다수의 층이 차례로 겹쳐지어 생긴 적층 구조를 가지는 층상 가공 조직이 형성되고, 이 층상 가공 조직에서는 전이 밀도가 현저하게 증가하고, 어느 입계점을 넘으면 나노 결정화하는 것으로 고찰되고 있다.However, in the metal product of the soft material (SS400 steel), as shown in Fig. 1, significant irregularities are formed on the surface due to the collision of the sprayed particles at the initial stage of the shot peening, The protrusions in the concavities and convexities formed by the subsequent collision of the sprayed three-dimensional bodies are folded and infiltrated toward the inside of the material, and furthermore, the formation of the concavities and the folding of the convexities are repeated by the subsequent collision, Layered structure having a layered structure in which layers of the layered structure are stacked in this order, and the transition density is remarkably increased in this layered structure, and nanocrystallization occurs when a grain boundary point is exceeded.
이와 같은 층상 가공 조직을 동반하는 나노 결정 조직은, 금속 제품의 표면을 따라 연속적으로 분포하는 것은 아니고, 주변의 가공 효과 영역이 표면에 노출하는 경우나, 층상 가공 조직(나노 결정 조직)이 가공 경화 영역보다도 깊은 위치에 침입하고 있는 경우가 있음과 함께, 절첩 시의 접합이 충분하지 않은 층간에 벌어짐이 생긴, 불균일한 조직으로 되어 있고, 나노 결정 조직이 형성되어 있지 않은 표면 부분이나 벌어짐이 생긴 부분에 응력 집중이 생기는 등으로 하여, 쇼트 피닝에 의한 나노 결정화에 의해 오히려 금속 제품의 피로 특성이 열화하는 우려도 있다.Such a nanocrystalline structure accompanied by the layered structure is not continuously distributed along the surface of the metal product but may be a structure in which the surrounding processing effect area is exposed on the surface or the layered structure (nanocrystalline structure) And it is also possible to form a nonuniform structure in which a widening occurs between the layers which are not sufficiently joined at the time of folding, and a surface portion where no nanocrystalline structure is formed or a portion where a nanometer- And there is also a concern that the fatigue characteristics of the metal product may deteriorate due to nanocrystallization due to shot peening.
이와 같이, 연질 재료를 가공 대상으로 하는 경우에는 층상 가공 조직을 동반한 나노 결정 조직이 생성되어 버리고, 표면 강화를 행하는 것이 불가능한 점을 감안하여, 앞서 언급한 특허문헌 1에서는, 처리 대상으로 하는 금속 제품을 초기 경도가 HV7.0GPa(HV714)를 넘는 경질 강만으로 한정하는 것으로 하고 있고, 연질 재료에 대하여 균일한 나노 결정 조직을 표면을 따라 연속하여 형성하는 방법을 개시하고 있지 않다.As described above, in the case of using a soft material as the object to be processed, nanocrystalline structure accompanied by a layered structure is produced, and it is impossible to perform surface strengthening. In the above-mentioned
거기에서, 본 발명은, 상기 종래 기술에 있어서의 결점을 해소하기 위하여 이루어진 것이고, 본 발명의 제1 목적은, 연질재료 제(製)의 금속 제품에 대하여도, 상술한 층간 가공 조직을 형성하는 것 없이, 균일한 나노 결정 조직을, 금속 제품의 표면을 따라 연속하여 형성하는 것이 가능한 금속 제품의 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the drawbacks of the above-mentioned prior art, and a first object of the present invention is to provide a metal product made of a soft material, Which is capable of continuously forming a uniform nanocrystalline structure along the surface of a metal product, without the necessity of producing a uniform surface.
또, 본 발명의 제2 목적은, 처리 대상으로 하는 금속 제품의 모재 경도에 관계없이, 연질 재료로부터 경질 재료에 이르는 모든 금속 제품에 대하여 공통으로 적용 가능하고, 또한 균일한 나노 결정 조직을 금속 제품의 표면을 따라 연속하여 형성하는 것이 가능한 금속 제품의 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal product which can be applied commonly to all metal products ranging from a soft material to a hard material regardless of the hardness of the base material of the metal product to be treated, Which can be continuously formed along the surface of a metal product.
또한, 절삭 공구를 사용하여 행하는 절삭 가공에서는, 절삭 공구의 인선(刃先)에 의해 피가공물의 표면을 물리적으로 깊이 베고, 나누어 갈라 피가공물의 일부를 깎아내고, 이 깎아냄에 의해 생긴 잘라낸 부스러기를 배제하면서 인선을 연속적으로 밀어 전진시키는 것에 의해 절삭을 행하는 것으로부터, 부스러기와 절삭 공구의 절삭면과의 사이에 생기는 높은 압력과 큰 마찰 저항 및 절삭 열에 의해 부스러기의 일부가 물리적, 화학적 변화에 의해 인선의 전방 부분에 응착하고, 이 응착한 부스러기에 의해 절삭 공구의 인선에, 본래의 인선과는 다른 「구성인선(構成刃先)」이라 불리는 응착물이 형성된다.In addition, in the cutting process using the cutting tool, the surface of the workpiece is physically deeply cut by the cutting edge of the cutting tool, and a part of the workpiece is divided by dividing, and the cut- A part of the debris is removed by the physical and chemical changes due to the high pressure, large frictional resistance and cutting heat generated between the debris and the cutting surface of the cutting tool, And this adhered debris forms a deposit called " constituent edge (constituent edge) " which is different from the original edge, on the cutting edge of the cutting tool.
이 구성인선의 형성은, 절삭 공구의 인선을 둔화하여 가공 정도(精度)의 저하 등을 불러오는 것이기 때문에 바람직하지 않다.The formation of this constituent line is undesirable because it lowers the cutting edge of the cutting tool and invites a reduction in machining accuracy (accuracy).
이와 같은 구성인선에 대표되는 피가공재의 응착은, 드릴, 엔드밀, 호브, 브로치, 프레이즈 등의 절삭 공구뿐만 아니라, 펜치 등의 타발(打拔) 공구 등과 같이, 절삭이나 절단을 위한 인선(에지)을 구비한 기계 가공 공구의 인선부 전반에 있어서도 생길 수 있는 것이다.The adhesion of the material to be processed represented by the constituent cutter is not limited to cutting tools such as drills, end mills, hobs, broaches, phrases and the like as well as punching tools such as pliers, The machining tool can be produced in the full width of the cutting edge of the machining tool.
그러나, 본 발명의 발명자들은 시험 삼아 이와 같은 기계 가공 공구의 인선부에 대하여 본 발명의 표면처리 방법을 적용했더니, 인선 부분의 경도 상승이나 내마모성의 향상 등이라는 기계적 특성이 향상한 것뿐 아니라, 구성인선의 생성이 억제되는 등, 인선부분에 대한 피가공재의 응착을 방지할 수 있는 것이 확인되었다.However, when the inventors of the present invention have applied the surface treatment method of the present invention to the cutting edge of such a machining tool as a test, not only the mechanical properties such as increase in hardness and improvement in abrasion resistance of the cutting edge portion are improved, It was confirmed that the adhesion of the workpiece to the cutting edge portion can be prevented, for example, the generation of the cutting edge is suppressed.
또, 접동(摺動; 문지름) 부재에 대하여는, 입체의 분사, 충돌에 동반하여 형성되는 딤플의 기름 받이 효과로 접동성이 향상하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그러나 종래의 처리 방법에서는 이 처리에 의해 형성된 딤플은 연마재의 충돌에 의해 금속이 밀어헤쳐져, 딤플 외륜이 철상(凸狀)으로 크게 솟아올라버린다.In addition, it is generally known that the sliding property of the sliding member is improved by the oil receiving effect of dimples formed by three-dimensional injection and collision. However, in the conventional processing method, the dimples formed by this treatment are caused to push the metal by the collision of the abrasive, and the dimple outer ring rises in a convex shape.
이 딤플 외륜의 철부는, 접동 부재에 대하여 초기 마찰을 높게 해버리는 결과, 초기 마찰에 의해 깎인 금속의 응착, 연마 마모 등 접동성을 열화 시키는 원인으로 되어버리기 때문에 바람직하지 않다.The convex portion of the dimple outer ring is not preferable because it causes the initial friction to be increased with respect to the sliding member, resulting in deterioration of sliding properties such as adhesion of the scraped metal and abrasive wear due to initial friction.
이와 같은 현상은, 베어링, 샤프트, 치차 등 접동 부재 전반에 생기기 쉬운 것이다.Such a phenomenon is likely to occur in the entire sliding member such as a bearing, a shaft, and a gear.
거기에서, 접동 부재에 대하여 본 발명의 처리를 적용했더니 경도나 잔류 응력이 부여되는 것뿐만 아니라, 접동성이 향상하는 것, 따라서 접동 부재의 초기 마모를 높이는 딤플 외륜의 철부를 생기게 하기 어려운 처리 방법인 것이 확인되었다.When the process of the present invention is applied to the sliding member, there is a problem that not only the hardness and the residual stress are given but also the sliding property is improved, and therefore, the treatment method which makes it difficult to cause the dimples of the outer ring of the dimple to increase the initial wear of the sliding member .
따라서, 본 발명은, 이와 같은 기계 가공 공구의 인선부에 대한 피가공재의 응착 방지를 위한 표면 처리 방법으로서 이용, 및 접동 부재의 경도 상승이나 잔류 응력의 부여 및 접동성의 향상을 위한 표면 처리 방법으로서의 이용에 관하여도, 그 목적에 포함한다.Therefore, the present invention provides a surface treatment method for preventing sticking of a workpiece to the cutting edge of a cutting tool of such a machining tool, and a surface treatment method for improving the hardness of the sliding member and imparting residual stress and improving the sliding property As well as the use thereof for the purpose of the invention.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 금속 제품의 표면 처리 방법은, 금속 제품에 대하여, 메디안 지름 d50이 1~20㎛로 공기 중에서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 거의 구상의 분사 입체를, 0.05MPa~0.5MPa의 분사 압력으로 분사하여, 상기 금속 제품의 표면을 따라 표면으로부터 일정 깊이의 범위를 연속하여 균일하게 평균 결정 입경이 300㎚ 이하의 나노 결정으로 미세화시킨 나노 결정 조직층을 형성함과 함께, 상기 금속 제품의 표면에 압축 잔류 응력을 부여한 것을 특징으로 한다(청구항 1).In order to achieve the above object, the present invention provides a method for surface treatment of a metal product, which comprises spraying a substantially spherical sprayed solid having a median diameter d50 of 1 to 20 占 퐉 and a dropping time of 10 sec / A nanocrystal texture layer formed by finely dividing the surface of the metal product into nanocrystals having an average grain size of 300 nm or less in a continuous depth range from the surface along a surface of the metal product, , And a residual compressive stress is applied to the surface of the metal product (Claim 1).
또한, 여기에서, 「메디안 직경 d50」이란, 누적 질량 50% 지름, 즉, 입자군(粒子群)을 어느 입자 지름으로부터 2개로 나누었을 때, 큰 측의 입자군의 적산 입자량과, 작은 측의 입자군의 적산 입자량이 등량으로 되는 지름을 말하고, JIS R 6001(1987)에 있는 「누적 높이 50%점의 입자 지름」과 동의이다.Here, the " median diameter d50 " refers to the cumulative mass of 50% diameter, that is, when the particle group (particle group) is divided into two particles from any particle diameter, Refers to a diameter at which the total amount of particles in the group of particles of the "
상술한 금속 제품의 표면 처리 방법에 있어서, 상기 분사 입체의 분사 속도를 80m/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다(청구항 2).In the above-described surface treatment method for a metal product, it is preferable that the injection speed of the sprayed solid is 80 m / sec or more (claim 2).
또, 상기 금속 제품의 재질을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하는 것이 가능하고, 이 경우, 상기 나노 결정 조직층의 결정 입경을, 100㎚ 이하로 미세화시키는 것이 가능하다(청구항 3).In this case, it is possible to make the grain size of the nanocrystalline texture layer smaller than 100 nm (claim 3).
더욱이, 상기 금속 제품을 기계 가공 공구로 하고, 그의 인선(에지)과 해당 인선 근방, 바람직하게는 인선으로부터 적어도 1㎜, 보다 바람직하게는 적어도 5㎜의 범위를 처리 영역으로 하고,Further, the metal product may be a machining tool, and its processing area may be a range of at least 1 mm, more preferably at least 5 mm from its cutting edge (edge) and its vicinity of the cutting edge,
상기 처리 영역에, 상기 분사 입체의 분사에 의해 상당(相當) 지름이 1~18㎛, 바람직하게는 1~12㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플을, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성하는 것으로서도 좋다(청구항 4).A dimple having a corresponding diameter of 1 to 18 占 퐉, preferably 1 to 12 占 퐉 and a depth of 0.02 to 1.0 占 퐉 or less by injection of the sprayed solid material is applied to the processing region, Or more than 30% of the surface area of the region (Claim 4).
또는, 상기 금속 제품을 베어링, 샤프트, 치차 등의 타 부재와 미끄럼 접촉하여 사용되는 접동 부재로 하고, 해당 접동 부재의 적어도 접동부를 처리 영역으로 하고,Alternatively, the metal product may be a sliding member used in sliding contact with other members such as a bearing, a shaft, and a gear, at least a sliding portion of the sliding member may be a processing region,
상기 처리 영역에, 상기 분사 입체의 분사에 의해 상당 지름이 1~18㎛, 바람직하게는 1~12㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플을, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성하는 것으로 하여도 좋다(청구항 5). 또한, 본 발명에 있어서 「상당 지름」이란, 처리 면적에 형성된 1개의 딤플의 투영 면적(본 명세서에 있어서 「투영 면적」이란, 상기 딤플의 외곽의 면적을 말한다)을, 원형의 면적으로 환산하여 측정했을 때의 상기 원형의 지름을 말한다.The dimple having an equivalent diameter of 1 to 18 탆, preferably 1 to 12 탆, and a depth of 0.02 to 1.0 탆 or less by injection of the sprayed solid material is applied to the processing region so that the projected area of the dimple is the surface area Or more than 30% of the total thickness (claim 5). In the present invention, " equivalent diameter " refers to a value obtained by converting the projected area of one dimple formed on the treated area (the "projected area" in this specification means the area of the outer periphery of the dimple) Means the diameter of the circle when measured.
또, 본 발명의 금속 제품은, 모재 경도가 HV714(HV7.0GPa) 이하로, 표면을 따라 표면으로부터 일정 깊이의 범위가 연속하여 균일하게 평균 결정 입경이 300㎚이하의 나노 결정으로 미세화한 나노 결정 조직층을 가짐과 함께, 표면에 압축 잔류 응력이 부여되어 있는 것을 특징으로 한다(청구항 6). 더욱이, 본 발명의 금속 제품은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상기 나노 결정 조직층의 결정 입경이 100㎚ 이하인 것을 특징으로 한다(청구항 7).The metal product of the present invention is a metal product having a base material hardness of HV714 (HV7.0 GPa) or less and having a uniform depth ranging from the surface along the surface to a nanocrystal having a mean crystal grain size of 300 nm or less And a compressive residual stress is imparted to the surface. (Claim 6) Further, the metal product of the present invention is made of aluminum or an aluminum alloy, and the crystal grain size of the nanocrystalline texture layer is 100 nm or less (claim 7).
또는, 본 발명의 금속 제품은, 이것을 기계 가공 공구로 하고, 그의 인선과 해당 인선 근방으로 이루어지는 처리 영역의 표면에 상기 나노 결정 조직층이 형성되어 있음과 함께, 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플이, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성된 것이어도 좋다(청구항 8).Alternatively, the metal product of the present invention may be a machining tool, and the nanocrystalline texture layer may be formed on the surface of the processing region formed by the cutting line and the vicinity of the cutting line, and the equivalent diameter may be 1 to 18 탆, The dimples of 0.02 to 1.0 占 퐉 or less may be formed such that the projected area of the dimples is 30% or more of the surface area of the processing area (claim 8).
더욱이, 본 발명의 금속 제품은, 이것을 접동 부재로 하고, 이 접동 부재의 접동부 표면에 상기 나노 결정 조직층이 형성되어 있음과 함께, 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플이, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성되어 있는 것이어도 좋다(청구항 9).Furthermore, the metal product of the present invention is a sliding member, and the nanocrystalline texture layer is formed on the surface of the sliding portion of the sliding member, and the metal product having a diameter of 1 to 18 탆 and a depth of 0.02 to 1.0 탆 The dimple may be formed such that the projected area of the dimple is 30% or more of the surface area of the processing area (claim 9).
이상에서 설명한 본 발명의 표면 처리 방법으로 표면 처리를 행하는 것으로, 종래, 층상 가공 조직이 형성되어 버리는 것으로 연속한 균일한 나노 결정 조직층을 형성하는 것이 가능하지 않았던 연질 재료로 이루어지는 금속 제품에 대하여도, 연속한 균일한 나노 결정 조직층을 형성하는 것이 가능함과 함께, 비교적 입경이 큰 분사 입체를 높은 분사 압력으로 분사한 경우와 동등 이상의 높은 압축 잔류 응력을 부여하는 것이 가능하였다.With respect to a metal product made of a soft material, which has not been able to form a continuous nanocrystalline texture layer by forming a layered structure and forming a continuous nanocrystalline texture layer by performing the surface treatment using the surface treatment method of the present invention described above, It is possible to form a continuous homogeneous nanocrystalline texture layer and it is possible to impart a high compression residual stress equal to or higher than that in the case of spraying a solid having a relatively large particle size at a high injection pressure.
즉, 메디안 지름이 1~20㎛로 작고, 공기 중에서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 분사 입체는, 질량이 작고, 금속 제품의 표면 부근에 응력을 집중하여 심부(深部)까지 이르지 않고, 충돌 시에 있어서의 금속 제품의 표면 변형도 작게 하는 것이 가능한 한편, 이와 같은 분사 입체는, 기류를 타기 쉬운 것으로부터, 기류의 속도에 가까운 속도로 비상(飛翔)시키는 것이 가능하고, 분사 노즐 내를 흐르는 기류의 유속과 같은 정도, 일례로서 80m/sec 이상의 고속으로 분사하는 것이 가능하게 된다.That is, the sprayed solid having a small median diameter of 1 to 20 占 퐉 and a dropping time of 10 sec / m or more in the air has a small mass and does not reach the deep portion by concentrating the stress near the surface of the metal product, It is possible to cause the surface deformation of the metal product in the spray nozzle to be reduced. On the other hand, such a jetted particle can fly at a speed close to the speed of the airflow because the airflow is easily burned, For example, at a speed of 80 m / sec or higher.
그 결과, 0.05 MPa 정도의 비교적 낮은 분사 압력으로 분사하여도, 나노 결정 조직을 얻는 데 필요한 충돌 에너지를 얻는 것이 가능하고, 분사 압력 0.1 MPa 정도로 금속 제품의 표면 경도를 상승시키는 효과는 거의 포화상태로 되어, 0.1 MPa 이상의 분사 압력으로 분사하여도 더욱더 경도 상승이 거의 보이지 않고, 0.5 MPa 이하의 비교적 약한 분사 압력이어도, 금속 제품의 모재 경도에 관계없이 나노 결정 조직층을 얻는 것이 가능함과 함께, 종래 기술로서 설명한 50㎛ 이상의 분사 입체를 고압으로 분사한 경우와 같은 정도의 압축 잔류 응력을 부여하는 것이 가능하였다.As a result, it is possible to obtain the collision energy necessary for obtaining the nanocrystalline structure even if the injection is performed at a relatively low injection pressure of about 0.05 MPa, and the effect of raising the surface hardness of the metal product at the injection pressure of about 0.1 MPa is almost saturated Thus, even when the injection pressure is higher than 0.1 MPa, hardness increase is hardly observed. Even with a relatively weak injection pressure of 0.5 MPa or less, a nanocrystalline texture layer can be obtained irrespective of the hardness of the base material of the metal product. It was possible to impart a compressive residual stress to the same extent as in the case of spraying a solid object having a size of 50 mu m or more as described above at a high pressure.
또, 0.05 MPa에서도 0.1 MPa의 분사 압력에 있어서의 약 60%의 경도로 압축 잔류 응력이 확보 가능하다.In addition, even at 0.05 MPa, compressive residual stress can be ensured at a hardness of about 60% at an injection pressure of 0.1 MPa.
그 결과, 알루미늄 합금 등의 연질재료 제의 금속 제품에 있어서도 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 층상 가공 조직을 형성하는 것 없이, 따라서 균일 또한 연속한 나노 결정 조직층을 형성하는 것이 가능함과 함께, 경질재료 제의 금속 제품에 대하여도, 선행 기술 문헌에서 보여지고 있는 압력보다도 낮은 분사 압력으로 균일 또한 연속한 나노 결정 조직층을 형성하는 것이 가능한 것으로 생각된다.As a result, even in a metal product made of a soft material such as an aluminum alloy, it is possible to form a uniform and continuous nanocrystalline texture layer without forming a layered structure as described with reference to Fig. 1, It is considered possible to form uniform and continuous nanocrystalline texture layers at a spray pressure lower than that shown in the prior art documents.
게다가, 상술한 바와 같이 금속 제품의 모재에 관계없이, 동일의 가공 조건에서 금속 제품의 표면 처리를 행하는 것이 가능한 것으로, 피처리 대상으로 하는 금속 제품의 경도 등을 사전에 파악하는 것 없이 나노 결정화가 가능하고, 재질 등이 서로 다른 복수 종류의 금속 제품이 반송되는 반송 라인 등에 있어서 연속하여 표면 처리를 행하는 것도 가능하다.Furthermore, as described above, it is possible to perform the surface treatment of the metal product under the same processing conditions regardless of the base material of the metal product, and it is possible to carry out the surface treatment of the metal product without any prior art grasp of the hardness of the metal product to be treated, It is also possible to continuously carry out the surface treatment in a conveyance line or the like on which a plurality of kinds of metal products having different materials are conveyed.
더욱이, 본원의 표면 처리 방법에서는 금속 재료 중에서도 특히 경도가 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 제의 금속 제품에 대하여도 상술한 층상 가공 조직을 형상하는 것 없이, 균일의 나노 결정 조직층을 표면을 따라 연속하여 형성하는 것이 가능함과 함께, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 처리 대상으로 하는 것으로, 형성되는 나노 결정 조직층의 결정 입경을 100㎚ 이하라고 하는, 보다 미세한 것으로 하는 것이 가능하고, 보다 높은 표면 강화의 효과를 얻는 것이 가능하였다.Furthermore, in the surface treatment method of the present invention, even in the case of a metal product made of aluminum or aluminum alloy having a particularly low hardness among the metal materials, a uniform nanocrystalline texture layer is continuously formed along the surface It is possible to make the crystal grain size of the formed nanocrystalline texture layer to be smaller than 100 nm by treating aluminum or an aluminum alloy and it is possible to obtain a higher surface strengthening effect .
더욱이, 절삭 가공 등의 기계 가공 공구의 인선(에지)과, 해당 인선 부근을 처리 영역으로 하고, 이 처리 영역에 대하여 상기 분사 입체의 분사에 의해 상당 지름이 1~18㎛, 바람직하게는 1~12㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플을, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성한 예에서는, 인선에 대한 구성인선의 생성이 방지되는 등, 처리 대상으로 한 기계 가공 공구의 인선이 강화되는 것뿐 아니라, 인선에 대하여 피가공재의 응착을 방지하는 것이 가능하였다.Further, it is preferable that a cutting edge and a vicinity of the cutting edge of a machining tool such as a cutting process are set as a processing region, and the processing region has an equivalent diameter of 1 to 18 mu m, preferably 1 to 18 mu m, 12 μm and a depth of 0.02 to 1.0 μm or less is formed so that the projected area of the dimple is 30% or more of the surface area of the processing area, generation of a constituent edge for the cutting edge is prevented, It is possible not only to strengthen the cutting edge of a machining tool but also to prevent adhesion of the workpiece to the cutting edge.
접동 부재에 있어서도 본 발명의 방법으로 처리하는 것으로, 형성되는 딤플 외륜의 철부 높이를 억제하는 것이 가능하고, 초기 마모의 경감에 의한 연마 마모나 마모분의 응착 등 방지하는 것으로 접동성을 개선하는 것이 가능하였다.Also in the sliding member, it is possible to reduce the height of the convex portion of the dimple outer ring formed by the method of the present invention, and to improve the sliding property by preventing abrasive wear and adhesion of abrasion due to reduction in initial wear It was possible.
[도 1] 연질 재료에 대한 층상 가공 조직의 형성 원리를 나타낸 설명도.
[도 2] 기계 가공 공구의 인선부에 대한 적용 예의 설명도이고, (A)는 처리 전의 상태, (B)는 처리 후의 상태.
[도 3] 분사 입체의 충돌 시에 압축력이 걸리는 부분(수압면)의 설명도.
[도 4] FEM에 의한 폰 미제스 응력의 해석 화상(분사 입체 5㎛).
[도 5] FEM에 의한 폰 미제스 응력의 해석 화상(분사 입체 10㎛).
[도 6] FEM에 의한 폰 미제스 응력의 해석 화상(분사 입체 20㎛).
[도 7] FEM에 의한 폰 미제스 응력의 해석 화상(분사 입체 50㎛).
[도 8] FEM에 의한 폰 미제스 응력의 해석 화상(분사 입체 100㎛).
[도 9] 분사 입체의 입경과 응력의 관계를 나타낸 그래프.
[도 10] 분사 입체의 입경과 최대 응력 발생 깊이의 관계를 나타낸 그래프.
[도 11] 분사 압력과 다이나믹 경도의 관계를 나타낸 그래프.
[도 12] 프리하든 강(大同特殊鋼製「NAK80」)의 SIM 상(像)이고, (A)는 처리 전, (B)는 본원의 표면 처리 후의 상태.
[도 13] 합금공구강(SKD11)의 SIM 상이고, (A)는 처리 전, (B)는 본원의 표면 처리 후의 상태.
[도 14] 알루미늄 합금(A7075)의 SIM 상이고, (A)는 처리 전, (B)는 본원의 표면 처리 후의 상태.
[도 15] 본 발명의 방법으로 처리한 프리하든 강(大同特殊鋼製「NAK80」)의 결정 입경 분포도.
[도 16] 본 발명의 방법으로 처리한 합금공구강(SKD11)의 결정 입경 분포도.
[도 17] 프리하든 강(大同特殊鋼製「NAK80」)의 잔류 응력의 측정 결과를 나타낸 그래프.
[도 18] 합금공구강(SKD11)의 잔류 응력의 측정 결과를 나타낸 그래프.
[도 19] 알루미늄 합금(A7075)의 잔류 응력의 측정 결과를 나타낸 그래프.
[도 20] 경과 시간에 대한 프릭션 변화를 측정한 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing a principle of forming a layered structure on a soft material;
FIG. 2 is an explanatory diagram of an application example to a cutting edge of a machining tool, in which (A) is a state before processing, and (B) is a state after processing.
3 is an explanatory diagram of a portion (pressure-receiving surface) to which a compressive force is applied at the time of collision of the sprayed three-dimensional object.
Fig. 4 An analysis image of the von Meisses stress by the FEM (sprayed solid 5 占 퐉).
5 is an analysis image of the von Meisses stress due to the FEM (sprayed solid 10 占 퐉).
FIG. 6 is an analysis image of the von Meister stress due to the FEM (sprayed solid 20 μm).
7 is an analytical image of phoneme-stress due to FEM (sprayed solid 50 m).
FIG. 8 is an analysis image of the von Meisses stress by the FEM (sprayed solid 100 μm).
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the particle diameter and the stress of the sprayed three-dimensional body.
10 is a graph showing the relationship between the particle diameter of the sprayed solid and the maximum stress generation depth.
11 is a graph showing the relationship between jet pressure and dynamic hardness.
12 is a SIM image of a preharden steel ("NAK80" manufactured by Daido Steel Industries Co., Ltd.), wherein (A) shows the state before the treatment, and (B) shows the state after the surface treatment of the present invention.
Fig. 13 is a SIM image of the alloy tool steel SKD11, wherein (A) shows the state before the treatment, and (B) shows the state after the surface treatment of the present invention.
14 is a SIM image of an aluminum alloy (A7075), wherein (A) shows the state before the treatment, and (B) shows the state after the surface treatment of the present invention.
15 is a crystal grain size distribution chart of a prehardened steel ("NAK80" manufactured by Daido Steel Co., Ltd.) treated by the method of the present invention.
16 is a crystal grain size distribution diagram of an alloy tool steel (SKD11) treated by the method of the present invention.
17 is a graph showing the results of measurement of the residual stress of free hard steel ("NAK80" made by Datong special steel).
18 is a graph showing the measurement results of the residual stress of the alloy tool steel SKD11.
19 is a graph showing the measurement results of the residual stress of the aluminum alloy (A7075).
20 is a graph showing a change in friction with respect to elapsed time.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 이하 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[처리 대상][Target]
본 발명의 표면 처리 방법에 있어서 처리 대상으로 하는 금속 제품으로서는, 금속제의 것이면 철계 금속 외, 비철금속 및 그의 합금제의 금속 제품에 대하여도 적용 가능하다.The metal product to be treated in the surface treatment method of the present invention can be applied to metal products other than iron-based metals, non-ferrous metals and alloys thereof, if they are made of metal.
또, 처리 대상으로 하는 금속 제품은, 그의 모재 경도에 제한은 없고, 알루미늄이나 그의 합금, 및 프리하든 강(HV400 : 大同特殊鋼製「NAK80」) 등과 같이 HV20~400 정도의 비교적 연질인 금속으로부터, SKD11(HV697) 등의 고경도강에 대하여도 적용 가능하다.The metal product to be treated is not limited in its base material hardness and may be a metal having a relatively soft HV of from about 20 to 400, such as aluminum or an alloy thereof, and a free hard steel (HV400: "NAK80" , SKD11 (HV697), and so on.
특히, 본 발명의 방법에서는, 종래, 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직이 형성되기 위해 균질 또한 연속한 나노 결정 조직층의 형성이 가능하지 않다고 했던 연질 재료 제의 금속 제품에 대한 처리가 가능하고, 이와 같은 연질 재료 중, 특히 경도가 낮은 알루미늄 및 알루미늄 합금 제의 금속 제품을 대상으로 한 처리에서는, 형성되는 나노 결정 조직층의 결정 입경이 100㎚ 이하라고 하는 극히 미세한 결정 입경으로 하는 것이 가능하다는 것이 확인되어 있고, 그 결과, 큰 표면 강화 효과를 얻는 것이 가능하다.Particularly, in the method of the present invention, it is possible to process a metal product made of a soft material, which has been conventionally said to be impossible to form a homogeneous and continuous nanocrystalline texture layer for forming the layered structure described with reference to Fig. 1, It has been confirmed that, in the treatment of metal products made of aluminum and aluminum alloys having a low hardness, among these soft materials, it is possible to obtain extremely fine crystal grain sizes of not more than 100 nm in the crystal grain size of the nanocrystalline structure layer to be formed As a result, it is possible to obtain a large surface strengthening effect.
또한, 처리 대상으로 하는 금속 제품의 용도에 있어서도 특히 한정되지 않고, 표면 강화가 필요한 각종 용도의 금속 제품에 대하여 적용 가능하지만, 절삭 공구 등의 기계 가공 공구의 인선 및 그의 근방에 대하여 본 발명의 표면 처리 방법을 적용하는 경우에는, 인선 부분의 강화가 행하여질 뿐 아니라, 인선에 대한 피가공재의 응착에 대하여도 방지 가능한 것으로 된다는 점도 바람직하다.In addition, the use of the metal product to be treated is not particularly limited, and it can be applied to a metal product for various uses requiring surface strengthening. However, the surface of the present invention can be applied to the cutting edge of a machining tool such as a cutting tool, In the case of applying the treatment method, it is also preferable that not only the cutting edge portion is strengthened but also the adhesion of the workpiece to the cutting edge can be prevented.
이와 같이, 기계 가공 공구의 인선을 처리 대상으로 한 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이 절삭이나 절단 시에 있어서 전단의 기점으로 되는 인선(에지)의 부분과, 이 인선에 대하여, 적어도 1㎜의 범위, 바람직하게는 5㎜의 범위(인선으로부터 도(圖) 중 2점 쇄선으로 표시한 범위)를, 후술하는 분사 입체를 분사·충돌시키는 처리 영역으로 하여 후술하는 분사 입체의 분사를 행하고, 그 부분의 표면에 나노 결정 조직층을 형성함과 함께, 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이 이 영역에 딤플을 형성한다.In this way, when the cutting edge of the machining tool is to be treated, as shown in Fig. 2, a portion of a cutting edge (edge) serving as a starting point of shearing at the time of cutting or cutting and a portion (A range indicated by a chain double-dashed line in the drawing) in a range of 5 mm, preferably 5 mm, is used as a processing region for spraying / colliding a sprayed solid, which will be described later, And a dimple is formed in this region as shown in Fig. 2 (B).
본 실시 형태에서는, 인선을 중심으로, 그 양측의 경사면을 어느 쪽이든 처리 영역으로 하지만, 처리 영역은, 절삭 시에 보다 큰 마찰 저항을 받고, 피절삭재의 응착이 생기는 측의 면 만에 마련하는 것으로 하여도 좋다.In the present embodiment, the inclined surfaces on both sides of the cutting edge are set to be processing areas on both sides, but the processing area is provided only on the side where adhesion of the workpiece is obtained, .
더욱이, 본 발명의 표면 처리 방법을, 베어링, 샤프트, 치차 등의 타 부재와 접동시켜 사용하는 접동 부재의 표면 강화와 접동성의 향상을 목적으로 하여 행하는 경우에는, 접동 부재 중, 적어도 타 부재와의 접동부를 전술한 가공 영역으로 한다.Further, when the surface treatment method of the present invention is carried out for the purpose of surface strengthening and improving the sliding property of the sliding member used by sliding it with other members such as a bearing, a shaft, and a gear, Is the machining area described above.
또한, 처리 대상으로 하는 금속 제품의 표면은, 플래시가 부착한 상태나, 툴 마크 등의 가공흔(痕)이 형성된 채의 상태의 것이어도 좋지만, 미리 산술평균 거칠기(Ra)로 3.2㎛ 이하의 표면 거칠기로 연마하는, 사전 연마를 행하여 두는 것도 바람직하다.The surface of the metal product to be treated may be a state in which a flash is attached or a state in which a processing mark such as a tool mark is formed, but the surface of the metal product to be processed may have an arithmetic mean roughness (Ra) It is also preferable to perform pre-polishing by polishing with surface roughness.
이와 같은 사전 연마의 방법은, 특별히 제한되지 않고, 수작업에 의한 래핑이나 버핑에 의한 연마에 의해 행하는 것으로 하여도 좋지만, 이와 같은 사전 연마를, 탄성 연마재를 사용한 블라스트 가공에 의해 행하는 것으로 하여도 좋다. Such a method of pre-polishing is not particularly limited and may be carried out by manual lapping or buffing. However, such pre-polishing may be performed by blasting using an elastic abrasive.
여기에서, 탄성 연마재란, 고무나 엘라스토머 등의 탄성체에 지립(砥粒)을 담지( 擔持)시킨 연마재로, 이와 같은 탄성 연마재는, 그것을 비스듬히 분사 등을 하는 것으로 금속 제품의 표면상을 활동(滑動)시키는 것이 가능하고, 이것에 의해, 비교적 간단하게 금속 제품의 표면을 경면 혹은 그에 가까운 상태로 연마하는 것이 가능하다.Here, the elastic abrasive is a material that abrasive grains are carried on an elastic body such as a rubber or an elastomer Such an elastic abrasive can be actuated (slid) on the surface of a metal product by spraying it at an oblique angle, whereby the surface of the metal product can be relatively easily mirror-polished It is possible to perform polishing in a close state.
또한, 탄성 연마재의 탄성체에 분산하고, 혹은 담지시킨 지립으로서는, 금속 제품의 표면 상태 등에 따라 적의 선택 가능하지만, 일 예로서, #1000~#10000의 탄화규소나 다이아몬드 지립을 사용하는 것이 가능하다.The abrasive grains dispersed or supported on the elastic body of the elastic abrasive material can be appropriately selected depending on the surface condition of the metal product. For example, silicon carbide or diamond abrasive grains of # 1000 to # 10000 can be used.
[표면처리][Surface treatment]
전술한 금속 제품의 표면 중, 표면 강화를 행하는 영역에 대하여, 거의 구상의 분사 입체를 분사하여 전술한 영역에 충돌시킨다.In the surface of the above-described metal product, a substantially spherical sprayed solid is sprayed onto the area to be subjected to the surface strengthening to collide with the above-mentioned area.
이 표면 처리에 사용하는 분사 입체, 분사 장치, 분사 조건을 일례로서 이하에 나타낸다.The sprayed solid, the spraying device, and the spraying conditions used in the surface treatment are shown below as an example.
(1) 분사 입체(1)
본 발명의 표면 처리 방법에서 사용하는 거의 구상의 분사 입체에 있어서의 「거의 구상」이란, 엄밀히 「구」일 필요는 없고, 일반적으로 「쇼트(shot」로서 사용되는, 각(角)이 없는 형상의 입체이면, 예를 들면 타원형이나 표형(俵型) 등의 형상의 것이어도 본 발명에서 사용하는 「거의 구상의 분사 입체」에 포함된다.The term " roughly spherical " in the substantially spherical sprayed solid used in the surface treatment method of the present invention does not necessarily have to be strictly a sphere, but generally refers to a shape that is used as a " shot " The shape of an ellipse, a bell shape, or the like is included in " substantially spherical sprayed solid " used in the present invention.
분사 입체의 재질로서는, 금속계, 세라믹스계의 어느 것이어도 사용 가능하고, 일 예로서, 금속계의 분사 입체의 재질로서는, 합금강, 주철, 고속도공구강(하이스강)(SKH), 텅스텐(W), 스테인레스강(SUS), 붕소(B), 크롬붕소강(FeCrB) 등을 열거하는 것이 가능하고, 또, 세라믹스계의 분사입체의 재질로서는, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 지르콘(ZrSiO4), 경질 유리, 유리, 탄화규소(SiC) 등을 열거하는 것이 가능하다.As a material of the sprayed three-dimensional body, any of metal and ceramics can be used. As an example of the metal sprayed solid material, alloy steels, cast iron, high speed tool steels (SKH), tungsten (W) (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), zirconium (ZrO 2 ), zirconium (ZrO 2 ), and the like can be used as the material of the solidified body of the ceramic system. (ZrSiO 4 ), hard glass, glass, silicon carbide (SiC), and the like.
사용하는 분사 입체의 입경은, 메디안 지름(d50)으로 1~20㎛의 범위의 것이 사용 가능하고, 철계의 것이라면 메디안 지름(d50)으로 1~20㎛, 바람직하게는 5~20㎛, 세라믹스계의 것이라면 메디안 지름(d50)으로 1~20㎛, 바람직하게는 4~16㎛의 범위의 것을 사용한다.The particle diameter of the sprayed solid used may be in the range of 1 to 20 占 퐉 in median diameter (d50), 1 to 20 占 퐉, preferably 5 to 20 占 퐉 in median diameter (d50) , A median diameter (d50) of 1 to 20 mu m, preferably 4 to 16 mu m is used.
또한, 메디안 지름 1~20㎛라고 하는 미분의 분사 입체로는, 분사 입체의 재료 밀도의 선택에 의해, 공기 중에 있어서의 낙하 시간이 긴(공기 중을 부유한다) 성질을 부여하는 것이 가능하고, 이와 같은 성질을 가진 분사 입체는, 기류를 타기 쉽고, 기류의 속도와 같은 정도의 속도로 비상시키는 것이 가능하게 된다.In addition, with respect to the sprayed solid of the fine powder having a median diameter of 1 to 20 占 퐉, it is possible to impart a long dropping time in the air (floating in the air) by selecting the material density of the sprayed solid, The sprayed three-dimensional object having such a property is easy to burn airflow, and can be made to fly at a speed comparable to the speed of the airflow.
거기에서, 본원의 표면 처리 방법에서는, 사용하는 분사 입체를, 무풍 상태의 공기 중에 있어서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 것을 사용하고, 블라스트 가공 장치의 분사 노즐로부터 분사되는 기류의 속도와 거의 같은 속도로 분사할 수 있도록 하였다.Thereupon, in the surface treatment method of the present invention, the sprayed solid to be used is used in a no-air-blowing air dropping time of 10 sec / m or more, and a speed approximately equal to the speed of the airflow jetted from the jetting nozzle of the blast processing apparatus As shown in FIG.
이 낙하 속도는, 입경이 동일하다면 분사 입체를 구성하는 재료의 밀도가 낮은 것일수록, 낙하 시간이 길게 되고, 밀도 7.85의 철계의 분사 분체로는, 입경 20㎛에서 10.6sec, 입경 10㎛에서 41.7sec이고, 밀도 3.2의 세라믹스계의 분사 분체로는, 입경 20㎛에서 26.3sec, 입경 10㎛에서 100sec이다.The drop rate of the iron-based powder having a density of 7.85 was 10.6 sec at a particle size of 20 탆 and 41.7 at a particle diameter of 10 탆 for a powder having a density of 7.85, sec, and the ceramic powder having a density of 3.2 was 26.3 sec at a particle diameter of 20 탆 and 100 sec at a particle diameter of 10 탆.
또한, 사용하는 분사 입체는, 처리 대상으로 하는 금속 제품의 모재에 대하여 동등 이상의 경도를 가지는 재질의 분사 입체를 사용하는 것이 바람직하고, 세라믹스계의 분사 입체를 사용하는 경우, 거의 전부의 금속 제품에 대하여 고경도로 됨과 함께, 세라믹스계의 분사 입체는 밀도가 낮고, 전술한 낙하 시간이 길게 되기 때문에, 고속의 분사 속도가 얻어지는 점에서 바람직하다.It is preferable that the sprayed solid used is a sprayed solid of a material having hardness equal to or higher than that of the base material of the metal product to be treated. In the case of using ceramic sprayed solid, almost all of the metal products And the sprayed solid of the ceramic system is low in density and long in the dropping time described above, so that a high-speed spraying speed can be obtained.
(2) 분사 장치(2) Injection device
전술한 분사 입체를 처리 영역의 표면을 향하여 분사하는 분사 장치로서는, 압축 기체와 함께 연마재의 분사를 행하는 기지의 블라스트 가공 장치를 사용하는 것이 가능하다.As the spraying device for spraying the above-mentioned sprayed solid body toward the surface of the treatment area, it is possible to use a known blasting device for spraying the abrasive material together with the compressed gas.
이와 같은 블라스트 가공 장치로서는, 압축 기체의 분사에 의해 생긴 부압(負壓)을 이용하여 연마재를 분사하는 섹션식의 블라스트 가공 장치, 연마재 탱크로부터 낙하한 연마재를 압축 기체에 실어 분사하는 중력식 블라스트 가공 장치, 연마재기 투입된 탱크 내에 입축 기체를 도입하고, 별도로 주어진 압축 기체 공급원으로부터의 압축 기체류에 연마재 탱크로부터의 연마재류를 합류시켜 분사하는 직압식의 블라스트 가공 장치, 및, 상기 직압식의 압축 기체류를, 블로어 유닛에서 발생시킨 기체류에 실어 분사하는 블로어식 블라스트 가공 장치 등이 시판되고 있지만, 이들은 어느 것이라도 전술한 분사 입체의 분사에 사용 가능하다.As such a blasting apparatus, there are a section-type blasting apparatus for spraying an abrasive using a negative pressure generated by the injection of a compressed gas, a gravity-type blasting apparatus for spraying the abrasive dropped from the abrasive tank onto a pressurized gas, A direct-blasting type blasting device for introducing the slurry gas into the tank charged with the polishing agent and injecting the abrasive materials from the abrasive tank into the compressor stagnant from a separately supplied compressed gas supply source and injecting the mixture, Blower type blasting apparatus for blowing air into a gas stream generated in a blower unit and the like are commercially available, but any of them can be used for the spraying of the above-described sprayed solid bodies.
(3) 처리 조건(3) Treatment conditions
이상에서 설명한 금속 제품에 대하여, 전술한 재질 등으로 이루어지는 메디안 지름 d50이 1~20㎛로 공기 중에서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 거의 구상의 분사 입체를, 0.05MPa 이상, 0.5MPa 이하의 분사 입력으로 분사하는 것에 의해 행한다.With respect to the above-described metal products, a sprayed solid of a substantially spherical shape having a median diameter d50 of 1 to 20 占 퐉 and made of the above-described materials and having a falling time in air of 10 sec / m or more is injected at an injection amount of 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less As shown in Fig.
실시 예Example
[최적 조건의 확인][Confirmation of Optimum Condition]
(1) 분사 입체의 입경(1) Particle size of sprayed solid
(1-1) 착안점(1-1) Point of view
전술한 바와 같이, 연질 재료 제의 금속 제품에 대하여도 균일한 나노 결정 조직층을 표면을 따라 연속하여 형성하기 위해서는, 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직의 생성을 억제할 필요가 있고, 이와 같은 층상 가공 조직의 생성을 억제하기 위해서는, 분사 입체가 충돌할 때에 생기는, 금속 제품 표면의 변형을 억제하는 것이 필요하게 된다.As described above, in order to continuously form a uniform nanocrystalline texture layer on the surface of a metal product made of a soft material, it is necessary to suppress generation of a layered structure described with reference to Fig. 1, It is necessary to suppress the deformation of the surface of the metal product which occurs when the projected solid collides with one another in order to suppress the formation of the processed structure.
한편, 나노 결정 조직을 생성하기 위해서는, 금속 제품의 표면 부근에, 임계치를 넘는 왜곡을 부여하는 것이 필요하고, 임계치를 넘는 왜곡을 부여하기 위해서는, 분사 입체의 충돌에 의해 금속 제품의 표면에 큰 충격력을 부여할 필요가 있다고 생각되고 있다.On the other hand, in order to produce a nanocrystalline structure, it is necessary to give a distortion exceeding a threshold value near the surface of the metal product. In order to impart a distortion exceeding the threshold value, It is thought that it is necessary to give the above.
그러나, 금속 제품의 표면에 부여하는 충격력을 크게 하면 할수록, 금속 제품의 표면의 변형량이 크게 되어 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직이 생성되기 쉽게 되고, 이것이 연질 재료 제의 금속 제품에 대하여, 층상 가공 조직을 동반하지 않는 균일한, 표면을 따라 연속한 나노 결정 조직층을 생성하는 것을 곤란하게 한다.However, as the impact force applied to the surface of the metal product is increased, the amount of deformation of the surface of the metal product is increased, and the layered structure described with reference to Fig. 1 is likely to be generated. Making it difficult to produce uniform, continuous nanocrystalline texture layers along the surface without accompanying processing tissue.
거기에서, 본 발명의 발명자들은, 분사 입체의 충돌 시에 금속 제품의 표면이 받는 충격력을 감소시켜 금속 제품의 표면이 변형하는 것을 억제하면서, 나노 결정 조직의 생성에 필요한, 임계치를 넘는 왜곡을 부여한다고 하는, 상반하는 요구를 만족시키는 것이 가능한 처리 조건을 검토하였다.Thereupon, the inventors of the present invention have found that, while colliding against the surface of a metal product at the time of collision of a sprayed article, the impact force applied to the surface of the metal product is reduced to suppress deformation of the surface of the metal product, The present inventors have studied a processing condition capable of satisfying a contradictory requirement of the present invention.
(1-2) 충돌에 의한 변형량(1-2) Strain due to collision
분사 입체가 충돌할 때에 생기는 금속 제품 표면의 변형량을 검토하였다.The amount of deformation of the surface of the metal product which occurs when the sprayed solid collides is examined.
메디안 지름 d50이 20㎛와 40㎛의 입체를 충돌시켜, 형상 해석 레이저 현미경으로 그의 표면의 철부 체적을 측정하고, 그의 철부 체적이 절첩에 의해 형성되는 층상 가공 조직의 생성되기 쉬운 정도로서 비교하였다. 철부 체적이 클수록 입체가 충돌했을 때의 접철시키는 양이 크게 된다고 생각되기 때문이다.A median diameter d50 was collided with a three-dimensional object of 20 占 퐉 and 40 占 퐉 and the convex portion volume of the surface of the material was measured by a shape analysis laser microscope and compared with the degree that the convex portion volume was formed by folding. This is because the larger the convex portion volume, the larger the amount of folding when the three-dimensional body collides.
측정 방법은 형상 해석 레이저 현미경(키엔스社製 VK-X250)을 사용하고, 측정 배율 1000배로 표면을 측정하였다.The surface was measured at a magnification of 1000 times using a shape analysis laser microscope (VK-X250, manufactured by KEYENCE CORPORATION).
측정한 데이터를, 멀티파일 해석 애플리케이션(키엔스社製)을 이용하여 해석을 행하였다.The measured data was analyzed using a multi-file analysis application (manufactured by KEYENCE CORPORATION).
멀티파일 해석 애플리케이션이란, 레이저 현미경을 측정한 데이터를 이용하여, 표면 거칠기, 평면 계측, 프로파일 계측, 체적·면적 계측 등의 각종 계측을 행하기 위한 소프트웨어이다.The multi-file analysis application is software for performing various measurements such as surface roughness, planar measurement, profile measurement, volume and area measurement using data measured by a laser microscope.
측정은, 우선 「화상처리」 기능을 이용하여 기준면 설정을 행하고(단, 표면 형상이 곡면의 경우에는 면 형상 보정을 이용하여 곡면을 평면으로 보정한 후에 기준면 설정을 행한다), 다음으로, 애플리케이션의 「체적·면적 계측」의 기능으로부터 계측 모드를 철부에 설정하여, 설정된 「기준면」에 대한 철부를 계측시키고, 철부의 계측 결과로부터 「체적」의 결과의 평균치를 딤플 철부 체적으로 하였다.In the measurement, first, the reference surface setting is performed using the "image processing" function (in the case of the surface shape being a curved surface, the reference surface setting is performed after correcting the curved surface to the plane using the surface shape correction) The measurement mode was set to the convex portion from the function of " volume / area measurement ", the convex portion to the set " reference plane " was measured, and the average value of the results of the " volume "
기준면이란, 높이 데이터로부터 최소이승법을 이용하여 산출한 것이다.The reference plane is calculated from the height data by using the minimum multiplying method.
아래 표(표 1)가 그 결과이다. 본 발명의 영역의 입체 지름 20㎛는 종래 기술의 지름 40㎛와 비교하면 철부 체적은 약 70% 감소하는 결과로 되었다.The following table (Table 1) shows the results. The diameter of the convex portion of the region of the present invention of 20 mu m is reduced by about 70% as compared with the diameter of the conventional technique of 40 mu m.
이 극히 적은 변형량이야말로 균일한 나노 결정 조직 형성의 요인으로 된다고 생각된다.This extremely small amount of deformation is considered to be a factor of uniform nanocrystal texture formation.
(1-3) 충격력 F의 검토(1-3) Review of impact force F
상기 처리 조건을 검토에 임하여, 분사 입체(1립)의 충돌에 의해 금속 제품의 표면에 주는 충격력 F를 산출하기 위한 계산식에 기초하여, 충격력 F와 분사 입체의 입경과의 관계를 재검토하였다.The relationship between the impact force F and the particle size of the sprayed solid was reconsidered on the basis of a calculation formula for calculating the impact force F given to the surface of the metal product by the collision of the sprayed solid (one lip).
여기에서, 분사 입체(1립)의 질량을 m(㎏), 분사 입체의 충돌 전의 속도를 v1(m/sec), 충돌 후의 속도를 v2(m/sec)로 하고, 충돌 시의 반발계수 ε을 1.0으로 가정하면, 분사 입체의 충돌전의 운동량 M1과 충돌 후의 운동량 M2는, 각각,Here, the mass of the sprayed solid (one lip) is m (kg), the velocity of the jet solid before collision is v1 (m / sec) and the velocity after collision is v2 (m / sec) , The momentum M1 before collision and the momentum M2 after collision of the injected three-
M1 = m·v1 (㎏m/sec) … 식 1M1 = m · v1 (kgm / sec) ...
M2 = m·v2 = -m·v1 (㎏m/sec) … 식 2M2 = m? V2 = -m? V1 (kgm / sec)
로 된다..
따라서, 분사 입체의 충돌 전후에 있어서의 운동량의 변화 △M은,Therefore, the change DELTA M of the amount of momentum before and after the collision of the injected three-
△M = M1- M2 = m·v1 - (-m·v1) = 2m·v1 (㎏m/sec) … 식 3? M = M1 - M2 = m? V1 - (? M? V1) = 2m? V1 (kgm / sec)
로 된다..
여기에서, 운동량의 변화 △M은, 역적(力積) F△t와 같고 (△t는 역적 시간),Here, the change ΔM of the momentum is equal to the reversal (force product) F Δt (Δt is the inverse time)
F△t = △M … 식 4F? T =? M ...
로 된다..
따라서, 분사 입체(1립)이, 금속 제품의 표면에 충돌할 때에 주는 충격력 F는Therefore, the impact force F applied when the sprayed three-dimensional object (one lip) collides with the surface of the metal product is
F = △M/△t = 2mv1/△t(N) … 식 5F =? M /? T = 2mv? 1 /? T (N) ...
로 된다..
상기 충격력 F의 식(식 5)로부터, 충격력 F는, 분사 입체의 질량 m에 비례하여 변화하기 때문에, 분사 입체의 입경이 크게 되면 될수록, 크게 된다.From the formula (5) of the impact force F, the impact force F changes in proportion to the mass m of the sprayed solid, and becomes larger as the particle diameter of the sprayed solid increases.
(1-4) 분사 입체의 입경과 수압면(1-4) Particle diameter of sprayed solid and pressure side
전술한 바와 같이 충격력 F는, 분사 입체의 입경이 크게 되면 될수록, 크게 된다. 그리고, 사용하는 분사 입체의 입경이 크고 충격력 F가 크게 되면, 금속 제품의 표면에 충돌했을 때에, 금속 제품의 표면에 대하여 변형을 미치게 하는 부분의 면적(도 3 중의 부호 S로 표시한 부분)도 증대한다.As described above, the impact force F increases as the particle diameter of the sprayed solid becomes larger. When the particle size of the sprayed three-dimensional body used is large and the impact force F is large, the area (the portion denoted by symbol S in Fig. 3) of the portion that causes deformation of the surface of the metal product Increase.
거기에서, 이와 같은 분사 입체의 입경 변화에 대하여, 금속 제품의 표면 중, 입축력이 걸리는 면적(수압면 S)이 어떻게 변화하는지를 검토하였다.From this, it was examined how the area (pressure-receiving surface S) of the surface of the metal article, to which the input force is applied, changes with respect to the change in particle size of the sprayed three-dimensional body.
여기에서, 분사 입체와의 간섭이 생기는 금속 제품의 표면(원형의 수평면)을 수압면 S로 하면,Here, assuming that the surface (circular horizontal surface) of the metal product in which interference with the sprayed solid occurs is the water pressure surface S,
수압면 S의 반경 a, 분사 입체의 반경 r, 및 움푹 파임의 깊이 X 사이에는,Between the radius a of the hydraulic surface S, the radius r of the sprayed body, and the depth X of the recess,
a2 + (r - X)2 = r2 … 식 6a 2 + (r - X) 2 = r 2 ...
a2 = r2 - (r - X)2 = r2 - (r2 - 2rX + X2) = 2rX - X2 … 식 7 a 2 = r 2 - (r - X) 2 = r 2 - (r 2 - 2rX + X 2) = 2rX -
이라는 관계가 성립한다..
여기에서, 분사 입체의 직경 d에 대한 움푹 파임의 깊이 X의 비율을 α로하면,Here, assuming that the ratio of the depth X of the recessed portion to the diameter d of the sprayed solid is?
X = 2rα … 식 8X = 2r?
로 된다..
따라서, 상기 식7의 X에, 식8을 대입하면,Therefore, by substituting Eq. 8 into X in the above-mentioned formula (7)
a2 = 2r(2rα) - (2rα)2 … 식 8 a 2 = 2r (2rα) - (2rα) 2 ...
2r = d 로부터,From 2r = d,
a2 = d2α - d2α2 = d2α(1-α) … 식 9a 2 = d 2 ? -d 2 ? 2 = d 2 ? (1-?) ...
따라서, 수압면의 면적 S(㎡)는,Therefore, the area S (m < 2 >) of the pressure-
S = πa2 = πd2α(1-α) … 식 10 S = πa 2 = πd 2 α (1-α) ...
로 되고, 수압면 S의 면적은, 분사 입체의 직경의 자승에 비례하여 증가한다.And the area of the pressure receiving surface S increases in proportion to the square of the diameter of the sprayed solid.
여기에서, 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직은, 충돌 시에 요철이 형성되고, 이 중의 철부가 접철되는 것에 의해 형성되지만, 이 철부는, 도 3을 참조하여 설명한 움푹파임부(도 3 중의 사선 부분)에 있던 모재가, 분사 입체가 충돌할 때에 압출되는 것에 의해 형성된 것이다.Here, the layered structure described with reference to Fig. 1 is formed by forming concavo-convexes at the time of collision and folding the convex portions therein, but the convex portions are formed by the concave portions The diagonal line portion) is extruded when the injection solid collides with the base material.
따라서, 전술한 수압면 S의 면적이 크게 될수록, 형성되는 철부가 크게 되고, 층상 가공 조직이 형성되기 쉽게 되는 것으로 추측된다. Therefore, it is presumed that the larger the area of the above-described pressure-receiving surface S, the larger the convex portion to be formed, and the easier to form a layered structure.
(1-5) 분사 입체의 입경과 분사 속도(1-5) Particle size and injection speed of the sprayed three-
또한, 앞서 언급한 충격력 F의 식(식5)으로부터, 충격력 F는, 분사 입체의 질량 m의 증대에 동반하여 증대할 뿐 아니라, 분사 속도 v1의 증가에 의해서도 증대한다.From the above-mentioned expression (5) of the impact force F, the impact force F not only increases with the increase of the mass m of the injection solid but also increases with the increase of the injection speed v1.
거기에서, 분사 입체의 입경 변화에 대하여, 분사 속도가 어떻게 변화하는지를 논문 : 小川, 淺野 등 「공기분사식 쇼트 피닝에 있어서의 입자 속도의 측정과 해석」(일본 기계학회 논문집 C편, 60권 571호, 1994-3)의 분사 속도 계산식을 참조하여 분사 속도를 산출하였다.Here, how the injection velocity changes with respect to particle size variation of the sprayed solid is described in Ogawa et al., &Quot; Measurement and Analysis of Particle Velocity in Air-Jet Shot Peening " (Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 60, No. 571 , 1994-3), and the injection speed was calculated.
(1-6) 분사 입체의 최적 입경 예측(1-6) Prediction of Optimum Particle Size of Sprayed Solid
이상의 계산식 등을 이용하고, 일 예로서 스틸 제의 분사 입체(밀도 7.85)의 입경의 변화에 대한 충돌 조건의 변화를 하기의 표 2 및 표 3에 정리하였다.The change in the impact condition with respect to the change in particle size of the sprayed solid (density 7.85) made of steel as an example is summarized in Tables 2 and 3 below.
상기 표 2 및 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 분사 입체의 입경을 크게 하면 할수록, 충격력 F는 증가하지만, 이것에 수반하여, 수압면적 S도 증가하기 때문에, 분사 입체의 충돌에 수반하여 금속 제품의 표면에 큰 철부가 형성되는 결과, 이 철부가 접철되는 것에 의해 생기는 곳으로 생각되는 층상 가공 조직이 생성되기 쉽게 되는 것으로 생각된다.As is apparent from Tables 2 and 3, the larger the particle size of the sprayed solid is, the more the impact force F increases. However, the water pressure area S also increases with the increase in the impact force F, It is considered that a layered processed structure, which is considered to be generated by the folding of the convex portions, is likely to be generated.
게다가, 분사 입체의 입경을 크게 할수록, 충격력 F의 값은 크게 되지만, 전술한 바와 같이 수압면 S의 면적은 분사 입체의 직경 d의 자승에 비례하여 증가하므로, 이 충격력 F를, 수압면 S의 단위 면적당 (충격력 F/수압면적 S)으로 고려한 경우, 단위 면적당에 가해지는 힘은 적은 것으로 된다.In addition, the larger the particle size of the sprayed solid, the larger the value of the impact force F. However, as described above, the area of the water pressure surface S increases in proportion to the square of the diameter d of the sprayed solid, In the case of considering per unit area (impact force F / water pressure area S), the force applied per unit area is small.
또, 각 입경에 있어서 충돌 에너지는 표1의 0.5MPa로 각 입자를 분사시킨 경우, 입경 d50=50㎛의 충돌 에너지를 1로 하면, d50=10㎛, 20㎛로는 약 2~3배의 큰 에너지를 표면에 투입하는 것이 가능하다.When the impact energy of each particle diameter is set to 0.5 MPa in Table 1 and the impact energy of the particle diameter d50 = 50 mu m is 1, d50 = 10 mu m and 20 mu m is about 2 to 3 times larger It is possible to inject energy onto the surface.
이로부터, 입경이 큰 분사 입체의 사용은, 금속 제품의 표면을 변형시키기 쉽고, 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직을 생성하기 쉬울 뿐 아니라, 나노 결정 조직을 얻기 위해서 필요한, 임계치를 넘은 왜곡을 얻기 어렵게 하고 있다고 예상된다.From this, it can be seen that the use of a sprayed solid having a large particle diameter makes it easy to deform the surface of the metal product, and not only is it easy to generate the layered structure described with reference to Fig. 1, but also the distortion exceeding the critical value necessary for obtaining the nanocrystalline structure It is expected to be difficult to obtain.
거기에서, 상기 표 2 및 표 3에 나타낸 계산치에 기초하여, 유한 요소법(Finite Element Method : FEM)에 의한 해석(이하, 「FEM 해석」이라 한다)에 의해 폰 미제스(Von Mises) 응력의 시뮬레이션을 행하였다. 그 결과를 표 4~8에 나타낸다.Thereupon, simulation of Von Mises stress is performed by an analysis by a finite element method (FEM) (hereinafter referred to as " FEM analysis ") based on the calculated values shown in Tables 2 and 3 . The results are shown in Tables 4-8.
또, 상기 시뮬레이션의 결과로부터 얻어진, 분사 입체의 입경과 응력의 변화의 관계를 나타낸 그래프를 도 9에, 분사 입체의 입경과 최대 응력의 발생 깊이의 관계를 나타낸 그래프를 도 10에 각각 나타낸다.Fig. 9 is a graph showing the relationship between particle size and stress variation of the sprayed solid obtained from the results of the simulation, and Fig. 10 is a graph showing the relationship between the particle diameter of the sprayed solid and the depth of occurrence of the maximum stress.
여기에서, FEM 해석은, 수치해석 수법의 하나이고, 복잡 형상 모델 등 해석적 수법으로 푸는 것이 곤란한 경우, 영역을 미세 요소로 분할하고 요소 단위로 단순 방정식을 세워 요소 간을 보간 함수로 근사하여 영역 전체의 해를 얻는 수법이고, 여기에서는 해석용의 소프트웨어로서, 「Femap with NX NASTRAN」(주식회사 N·S·T 製)를 사용하였다.Here, FEM analysis is one of the numerical analysis methods. In the case where it is difficult to solve by an analytical method such as a complex shape model, the FEM is divided into fine elements, simple equations are formed on a per element basis, Femap with NX NASTRAN " (manufactured by N.S.T., Ltd.) was used as the analysis software.
또, 「폰 미제스 응력」이란, 전단 변형 에너지 설에 기초하는 상당 응력의 것으로, 방향을 갖지 않는 스칼라 값으로서 표현되는 것으로 하중이 다방향으로부터 복잡하게 걸리도록 한 응력장(應力場)에서, 1축의 인장 또는 압축 응력에 투영한 값이다.The term " von Meister stress " refers to a stress equivalent to a shear strain based on the theory of shear strain energy, expressed as a non-directional scalar value, in a stress field in which the load is complicatedly applied from multiple directions, It is the value projected on tensile or compressive stress.
이 폰 미제스 응력을 참조하는 것으로, 이 재료가 항복하는지 어떤지를 판단하는 지표로 되고, 항복 응력과의 비교 시에, 타 방향으로 응력을 볼 필요가 없고, 폰 미제스 응력 하나로 판단할 수 있는 것인 점을 감안하고, 이것을 이용하여, 분사 입체의 충돌에 의해 생기는 응력을 시뮬레이트하였다.By referring to the von Meisses stress, it is an index for judging whether or not this material yields, and it is unnecessary to see the stress in the other direction at the time of the comparison with the yield stress, In consideration of the point, this is used to simulate the stress caused by the collision of the sprayed bodies.
시뮬레이션 결과에 의해, 분사 입체의 입경과, 응력이 들어가는 깊이의 관계를 보면, 분사 입체의 입경이 작을수록, 표면의 매우 낮은 층에 강한 응력이 들어가고, 입경이 크게 되면 응력은 보다 갚은 층까지 들어가지만, 이 응력은 작게 되고 있는 것이 판단된다.According to the simulation results, the relationship between the particle size of the sprayed solid and the depth at which the stress is introduced shows that the smaller the particle size of the sprayed solid is, the stronger the stress is applied to the very low surface layer, and the larger the particle diameter, However, it is judged that this stress is small.
특히 분사 입체의 입경 20㎛를 경계로 하여, 금속 제품의 표면에 대해 들어가는 응력의 깊이와 강도가 변화하고, 20㎛를 넘으면, 응력의 강도가 대폭으로 작게 되고 있는 것이, 도 4~도 8에 있어서 명백한 것으로 되고 있다.Particularly, in the case where the depth and the intensity of the stress that enter the surface of the metal product change with the particle size of the sprayed solid of 20 占 퐉 as a boundary and the strength exceeds 20 占 퐉, And is becoming clear.
즉, 도 4~도 8에 나타내는 등치선도(contour 圖)에 있어서, 초사흘 달 형으로 보이는 부분의 중심이 응력이 가장 크게 들어가 있는 부분을 나타내고 있는데, 20㎛ 이하의 분사 입체에 의한 시뮬레이션에서는 표층 부근의 일부분에 매우 강한 응력이 가해지고 있지만, 입자 지름이 크게 되면, 응력이 넓고, 깊게 분산하기 때문에, 응력의 강도는 약하게 된다(도 9, 도 10 참조).That is, in the contour diagrams shown in Figs. 4 to 8, the center of the portion seen as the hyperdrawn type shows the portion having the greatest stress, and in the simulation with the projected solid of 20 탆 or less, A very strong stress is applied to a part of the resin material. However, when the particle diameter is large, the stress is large and the resin material is dispersed deeply, so that the strength of the stress becomes weak (see Figs. 9 and 10).
이상의 결과로부터, 20㎛ 이하의 분사 입체의 사용은, 금속 제품의 표면에, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 층상 가공 조직의 형성 원인으로 되는 요철(특히 철부)을 형성시키기 어렵고, 게다가, 나노 결정 조직을 생성하는데 필요한, 임계치를 넘은 조성 왜곡을, 금속 제품의 표면 가까이에 집중하여 생기게 하는 효과가 있는 것으로 생각된다.From the above results, it can be seen from the above results that it is difficult to form irregularities (particularly convex portions) which are the cause of formation of layered structures on the surface of metal products as described with reference to Fig. 1, It is believed that there is an effect of concentrating compositional distortions exceeding the critical value necessary for creating the tissue near the surface of the metal product.
(2) 분사 압력의 결정(2) Determination of injection pressure
합금공구강(SKD11), 프리하든강(大同特殊鋼製「NAK80」), 알루미늄 합금(A7075) 제의 시험편 중의 6㎜×5㎜의 영역에 대하여, 메디안 지름 d50이 20㎛의 철합금의 분사 입체를 분사하여, 각 시험편의 표면 경도(다이나믹 경도)의 변화를 측정하였다.Of an iron alloy having a median diameter d50 of 20 占 퐉 in an area of 6 mm x 5 mm in a specimen made of an alloy tool steel SKD11, a free hard steel (NAK80 manufactured by Daido Steel Industries Co., Ltd.) and an aluminum alloy (A7075) And the change of the surface hardness (dynamic hardness) of each test piece was measured.
경질 재료, 연질 재료의 어느 것에도 적용 가능한 분사 압력을 도출하기 위하여, 재료마다에 다른 분사 압력으로 가공한 시험편을 각각 작성하고, 각 시험편 중의 6㎜×5㎜의 영역에 있어서의 30점으로 다이나믹 경도를 측정하여 구한 경도를, 각 시험편의 표면 경도(다이나믹 경도)로 하였다.In order to obtain a jet pressure applicable to both hard materials and soft materials, specimens processed with different jetting pressures were prepared for each material, and densities of 30 points in a region of 6 mm x 5 mm The hardness obtained by measuring the hardness was defined as the surface hardness (dynamic hardness) of each test piece.
이 측정 결과를 그래프로 한 것을 도 11에 나타낸다.Fig. 11 shows a graph of the measurement results.
또한, 다이나믹 경도(DHT)는, 압자(壓子) 밀어 넣기에 의해 경도를 측정하는 것이고, 그 측정을 하기의 조건으로 행하였다.The dynamic hardness (DHT) was determined by measuring the hardness by pushing in an indenter, and the measurement was carried out under the following conditions.
사용기기 : 島津製作所 製 다이나믹 초미소 경도계 「DUH-W210」Equipment used: DUH-W210 dynamic micro-hardness tester manufactured by Shimazu Seisakusho
압입하중 : 3gf(A7075), 5gf(「NAK80」), 10gf(SKD11)3 kgf (A7075), 5 gf (" NAK80 "), 10 gf (SKD11)
유지시간 : 5초Holding time: 5 seconds
압자형상 : 삼각추 다이아몬드 압자(115°)Indenter shape: triangular diamond indenter (115 °)
산출방법 : DHT = α × P ÷ (D2)Calculation method: DHT = α × P (D 2 )
또한, 상기의 식에 있어서, DHT는 다이나믹 경도, α는 압자 형상 계수(3.8584), P는 압입하중(mN), D는 압입 깊이이다.In the above equation, DHT is the dynamic hardness,? Is the indenter shape coefficient (3.8584), P is the indentation load (mN), and D is the indentation depth.
종래, 쇼트 피닝에 의해 금속 제품의 표면에 강한 응력을 주도록 한 경우, 분사 압력을 높게 하는 것이 유효하다고 생각되고 있다.Conventionally, in the case where strong stress is applied to the surface of a metal product by shot peening, it is considered effective to increase the injection pressure.
그러나, 도 11에 나타낸 상기 다이나믹 경도(DHT)의 측정 결과로부터, 본원에서 사용하는 메디안 지름 20㎛ 이하의 분사 입체에 있어서도, 분사 압력이 0~0.1 MPa의 범위에서는, 분사 압력의 상승에 따라 금속 제품의 표면 경도(다이나믹 경도)가 상승하는 것이 확인되었지만, 0.1MPa를 넘으면, 고경도 및 저경도의 어느 것의 재질의 시험편에 대하여도 표면 경도의 더욱 상승이 보이지 않게 되고 있고, 분사 압력 0.1MPa 부근에서, 경도를 향상시키는 효과가 포화하고 있다는 것이 확인되었다.However, from the measurement results of the dynamic hardness (DHT) shown in Fig. 11, even in the case of the sprayed solid having a median diameter of 20 mu m or less used in the present invention, when the injection pressure is in the range of 0 to 0.1 MPa, It has been confirmed that the surface hardness (dynamic hardness) of the product is increased. However, when it exceeds 0.1 MPa, the surface hardness is not further increased even for the test piece made of any material having high hardness and low hardness, , It was confirmed that the effect of improving the hardness was saturated.
따라서, 본 발명의 방법에서는, 분사 압력이 0.05MPa 이상이면, 처리 대상으로 하는 금속 제품의 표면에 대하여 경도를 상승시키기(따라서, 나노 결정화시키기) 위해 필요한 에너지를 부여할 수 있다고 생각되고, 0.5MPa 이하의 비교적 낮은 분사 압력에 의해 경질 재료, 연질 재료 모두에 표면 처리를 행하는 것이 가능하다는 것이 확인되었다.Therefore, in the method of the present invention, it is considered that if the injection pressure is 0.05 MPa or more, energy necessary for raising the hardness (and thus making the nanocrystallization) be imparted to the surface of the metal product to be treated, It was confirmed that it is possible to perform surface treatment on both the hard material and the soft material by the relatively low injection pressure below.
또, 이와 같은 미소한 분사 입체를 사용하여 비교적 낮은 분사 압력으로 가공이 가능하게 된다는 것으로, 연질 재료 제의 금속 제품을 처리 대상으로 한 경우에 있어서도, 금속 제품 표면의 변형을 최소로 억제하는 것으로, 도 1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직의 생성을 억제하는 것이 가능하다는 것으로 생각된다.In addition, by using such a minute sprayed solid material, machining can be performed at a relatively low injection pressure, even when a metal product made of a soft material is to be treated, deformation of the surface of the metal product is minimized, It is considered that it is possible to suppress the generation of the layered structure described with reference to Fig.
이와 같이, 본 발명의 방법에 있어서 낮은 분사 압력을 적용할 수 있는 것은, 일반적으로 입자를 공기 중에서 중력 침강시키는 경우, 입자 지름이 크면 중력(외력)에 의해 낙하하지만, 입자 지름이 작은 경우 기류를 타기 쉽기 때문에 침강하기 어렵다고 하는 성질에 의한 것으로 생각된다.As described above, in the method of the present invention, low ejection pressure can be applied because, when particles are gravity settled in the air, when the particle diameter is large, the particles fall due to gravity (external force) It is considered to be due to the property that it is difficult to precipitate because it is easy to burn.
즉, 이와 같은 입자 지름이 작은 분사 입체에서는 질량이 작고 관성력의 영향이 작기 때문에, 이것을 움직이게 하기 위해 큰 힘을 필요로 하지 않고, 반송 기체의 압력이 낮아도 분사 입체는 분사 기류를 타기 쉽고, 최고 속도에 이르는 거리는 짧아지기 때문에, 분사 입체는, 용이하게 분사 노즐로부터 분사되는 압축 기체의 속도에 가깝게 하는 것이 가능하다.That is, since the mass is small and the influence of the inertial force is small in such a small particle size, the large force is not required to move it, and even if the pressure of the carrier gas is low, the jet three- Can be made close to the speed of the compressed gas injected from the injection nozzle easily.
그 결과, 전술한 바와 같이 기류를 타기 쉬운 분사 입체를 사용하는 것으로, 분사 압력을 0.1MPa로 한 경우와, 0.5MPa로 한 경우에서 분사 입체의 분사 속도에는 큰 차가 없게 되고, 분사 압력을 0.1MPa로 한 경우에도, 0.5MPa로 한 경우와 마찬가지의 경도 상승이 얻어지는 것으로 생각된다.As a result, by using the sprayed three-dimensional body which easily rides on the airflow as described above, there is no large difference in the injection speed of the sprayed solid when the injection pressure is 0.1 MPa or 0.5 MPa and the injection pressure is 0.1 MPa , It is considered that the hardness increase as in the case of 0.5 MPa is obtained.
또, 0.05MPa의 압력에 있어서도 그의 경도는 0.1MPa에 있어서의 60% 이상의 경도를 부여할 수 있다.Also, even at a pressure of 0.05 MPa, the hardness thereof can be made to be 60% or more at 0.1 MPa.
다만, 메디안 지름이 20㎛ 이하의 분사 분체이어도, 질량이 큰 것은 관성력의 영향을 받기 쉽게 되고, 기류를 타기 어렵고, 최대 속도에 이르기 전에 금속 제품의 표면에 도달하는 것으로 된다.However, even in the case of a jet powder having a median diameter of 20 μm or less, a large mass is liable to be influenced by an inertia force, and it is difficult to burn airflow and reaches a surface of a metal product before reaching a maximum velocity.
여기에서, 상기 시험에서 사용한 메디안 지름 20㎛의 철계의 분사 입체는, 공기중에 있어서의 낙하 시간(스톡스의 식에 있어서의 종단 속도의 역수)이 10.6(sec/m)이고, 이 분사 입체를 사용한 시험에서는, 분사 압력 0.05MPa 이상, 0.5 MPa 이하의 범위에 있어서, 어느 것이라도 양호한 표면 경도(다이나믹 경도)의 향상이 얻어지고 있다.Here, the iron-based sprayed solid having a median diameter of 20 占 퐉 used in the above test was 10.6 (sec / m) in fall time in air (the reciprocal of the termination speed in the Stokes equation) In the test, good surface hardness (dynamic hardness) was improved in any of the ranges of the injection pressure of 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less.
따라서, 이 분사 입체에 의해서도 공기 중에 있어서의 낙하 시간이 길고, 기류를 타기 쉬운 것이라면, 필요한 분사 속도를 얻는 것이 가능하고, 금속 제품의 표면을 나노 결정화시키는 것이 가능하다는 것으로 생각된다.Therefore, it is considered that, if the dropping time in the air is long and the airflow is easily generated even by the sprayed solid, the necessary jetting speed can be obtained and the surface of the metal product can be made nanocrystalline.
상기 결과에 의해, 본 발명의 방법에서 사용하는 분사 입체를, 메디안 지름이 20㎛ 이하로, 공기 중에 있어서의 낙하 시간이 10sec/m 이상의 것으로 하였다.According to the above results, the sprayed solid used in the method of the present invention was determined to have a median diameter of 20 占 퐉 or less and a dropping time of 10 sec / m or more in air.
또한, 전술한 입경 20㎛의 철계의 분사 분체의 분사 속도는, 표 2 및 표 3으로부터 80m/sec 이상이고, 본원의 표면 처리 방법에서는, 분사 입체를 분사 속도 80m/sec 이상으로 분사하는 것이 바람직하다.The spraying speed of the above-mentioned iron-based spray powder having a particle diameter of 20 占 퐉 is 80 m / sec or more from Tables 2 and 3, and in the surface treatment method of the present invention, it is preferable to spray the sprayed solid at an injection speed of 80 m / sec or more Do.
[효과 확인 시험][Effect confirmation test]
(1) 시험의 목적(1) Purpose of examination
전술한 처리 조건을 도출하기 위한 시험 및 시뮬레이션의 결과 얻어진 처리 조건에서 쇼트 피닝을 행하는 것으로, 경질 재료 제의 금속 제품과 연질 재료 제의 금속 제품의 어느 것에 대해서도, 균일한 나노 결정 조직층을 표면을 따라 연속하여 형성하는 것이 가능하고, 또한, 금속 제품의 표면에 높은 잔류 응력을 부여할 수 있는 것을 확인한다.By performing shot peening under the processing conditions obtained as a result of the test and simulation for deriving the above-described treatment conditions, it is possible to obtain uniform nanocrystalline texture layers on both surfaces of metal products made of hard materials and soft materials It is possible to form the metal product continuously, and it is confirmed that a high residual stress can be imparted to the surface of the metal product.
(2) 시험 방법(2) Test method
프리하든강(大同特殊鋼製「NAK80」), 합금공구강(SKD11), 알루미늄 합금(A7075) 제의 시험편에 대하여, 본 발명의 방법으로 표면 처리를 행하였다.The surface treatment was carried out on the test specimens of Freihadang (NAK80 made by Daido Steel Co., Ltd.), alloy tool steel (SKD11) and aluminum alloy (A7075) by the method of the present invention.
표면 처리 조건을 하기의 표4에 나타낸다.The surface treatment conditions are shown in Table 4 below.
면
처
리table
if
wife
Lee
(3) 관찰 방법(3) Observation method
상기 조건으로 표면 처리를 행한 각 시험편을, 이하의 방법으로 관찰하였다.Each test piece subjected to the surface treatment under the above conditions was observed in the following manner.
(3-1) SIM에 의한 관찰(3-1) Observation by SIM
주사이온 현미경(Scanning Ion Microscope : SIM 日立하이테크사이언스製 「SMI3050SE」)을 사용하여, 각 시험편의 표면 부근의 결정 구조의 변화를 관찰하였다.Using a scanning ion microscope ("SMI3050SE" manufactured by SIM Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.), a change in the crystal structure near the surface of each test piece was observed.
(3-2) EBSD에 의한 관찰(3-2) Observation by EBSD
후방 산란 전자 해석(Electron Back Scatter Diffraction TSL솔루션즈製)에 의해, 각 시험편의 표면 부근의 결정 조직에 있어서의, 결정 입경과 결정립 분포를 관찰하였다.The crystal grain size and the crystal grain distribution in the crystal structure near the surface of each test piece were observed by back scattering electronic analysis (Electron Back Scatter Diffraction TSL Solutions).
(3-3) 잔류 응력 측정(3-3) Residual stress measurement
포터블형 X선 잔류 응력 측정 장치(필테크공업製「μ-X360」)을 사용하여, 각 시험편의 최표면에 있어서의 잔류 응력을 측정하였다.Residual stress on the outermost surface of each test piece was measured using a portable X-ray residual stress measuring device (" μ-X360 "
(4) 시험 결과(4) Test results
(4-1) SIM에 의한 관찰 결과(4-1) Observation result by SIM
각 시험편의 SIM 상을 도 12~14에 나타낸다. 도 12는 프리하든강(NAK80), 도 13은 합금공구강(SKD11), 도 14는 알루미늄 합금(A7075)의 SIM 상이고, 각 도의 (A)는 처리 전, (B)는 처리 후의 시험편을 각각 촬영한 것이다.The SIM images of each test piece are shown in Figs. Fig. 12 shows the SIM image of the free hard steel (NAK80), Fig. 13 shows the alloy tool steel SKD11 and Fig. 14 shows the aluminum alloy A7075. In each figure, It is.
어느 것의 재질의 시험편에 대해서도, 본 발명의 방법에 의해 표면 처리를 행한 후의 것은 표층으로부터 약 3㎛의 영역의 금속 조직이 명백히 미세화하고 있는 것을 확인할 수 있고, 미세화 후의 결정립은, 어느 것도 나노 결정 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다.As for the test piece made of any material, it can be confirmed that the surface of the test piece after the surface treatment by the method of the present invention is clearly finer in the metal structure in the region of about 3 탆 from the surface layer. . ≪ / RTI >
이 나노 결정 조직은, SIM 상의 시야(약 10㎛) 내에 있어서 시험편의 표면을 따라 연속하여 형성되어 있고, 연속한 나노 결정 조직층이 형성되어 있는 것이 확인되었다.It was confirmed that the nanocrystalline structure was formed continuously along the surface of the test piece in the visual field (about 10 mu m) on the SIM, and a continuous nanocrystal structure layer was formed.
또, 이 나노 결정 조직은, 연질 재료인 알루미늄 합금(A7075)을 처리 대상으로 한 시험편에 있어서도, 도1을 참조하여 설명한 층상 가공 조직을 수반하는 것 없고, 또, 조직 중에서 벌어짐 등을 수반하지 않은 균일한 나노 결정 조직이 형성되어 있는 것이 확인되었다.This nanocrystalline structure can be obtained even in the case of a test piece to be treated with an aluminum alloy (A7075) which is a soft material, without involving the layered structure described with reference to Fig. 1, It was confirmed that a uniform nanocrystal structure was formed.
또한, 이들 시험편에서는, 표층으로부터 3㎛의 범위에 미결정(나노 결정)화가 현저한 영역이 확인되고 있지만, 표층으로부터의 깊이가 더욱 깊은 영역에 있어서도 결정의 미세화가 보이고, 특히, 알루미늄 합금 제의 시험편에 있어서의 미세화가 현저하다.Further, in these test pieces, although a region in which microcrystallization (nanocrystallization) was remarkable in the range of 3 mu m from the surface layer was confirmed, the crystal became finer even in a region where the depth from the surface layer was deeper, And the microfabrication is remarkable.
이와 같이, SIM에 의한 관찰 결과로부터, 본 발명의 표면 처리 방법에서는, 경질 재료 제의 시험편과, 연질 재료 제의 시험편의 어느 것에 대해서도 표면으로부터 소정 깊이(약 3㎛)의 범위에, 층상 가공 조직을 수반하지 않은, 균일한 나노 결정 조직층을 표면을 따라 연속하여 형성할 수 있다는 것이라는 것이 확인되었다.Thus, from the observation results by SIM, in the surface treatment method of the present invention, in both the test piece made of the hard material and the test piece made of the soft material, in the range of the predetermined depth (about 3 m) from the surface, It is confirmed that a uniform nanocrystalline texture layer can be continuously formed along the surface of the substrate.
또한, 이와 같이 하여 표면 부근에 나노 결정 조직층이 형성된 시험편은, 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 미처리의 것(도 11 중의 분사 압력 0MPa)에 비교하여 표면 경도(다이나믹 경도)가 약 100~200 상승하여 있고, 연질 재료로부터 경질 재료에 이르기까지, 모든 재료로 형성된 금속 제품에 대한 표면 강화 방법으로서 유효하다는 것이 확인되고 있다.11, the surface hardness (dynamic hardness) of the test piece having the nanocrystalline texture layer formed in the vicinity of the surface thereof is about 100 to 200 (hardness) as compared with the untreated (injection pressure of 0 MPa in FIG. 11) Has been ascertained to be effective as a surface strengthening method for a metal product formed of all materials from a soft material to a hard material.
(4-2) EBSD에 의한 관찰 결과(4-2) Observations by EBSD
EBSD에 의한 해석의 결과 얻어진, 프리하든강(NAK80) 시험편의 표면 부근에 있어서의 결정립의 입도 분포를 도 15에, 합금공구강(SKD11) 시험편의 표면 부근에 있어서의 결정립의 입도 분포를 도 16에 각각 나타낸다.Fig. 15 shows the grain size distribution of the grain near the surface of the Freeharden steel (NAK80) test piece obtained as a result of the analysis by EBSD, and Fig. 16 shows the grain size distribution of the grain near the surface of the alloy tool steel (SKD11) Respectively.
EBSD에 의한 관찰 결과로부터, 프리하든강(NAK80)에서는, 나노 결정 조직층의 결정 입경이 100~500㎚의 범위인 것이 확인 가능하고, 또, 결정립 분포(도 15 참조)로부터, 이 나노 결집 조직층의 평균 결정 입경은 240㎚이었다.From the results of observation by the EBSD, it was confirmed that the crystal grain size of the nanocrystalline texture layer was in the range of 100 to 500 nm in the free hard steel (NAK80), and from the crystal grain distribution (see Fig. 15) The average crystal grain size was 240 nm.
또, 합금공구강(SKD11)에서는, 나노 결정 조직층의 평균 결정 입경이 100~500㎚의 범위인 것이 확인 가능하고, 또, 결정립 분포(도 16 참조)로부터, 이 나노 결집 조직층의 평균 결정 입경은 223㎚이었다.In the alloy tool steel SKD11, it can be confirmed that the average crystal grain size of the nanocrystalline texture layer is in the range of 100 to 500 nm. From the crystal grain distribution (see Fig. 16), the average crystal grain size of the nano- Nm.
또한, 알루미늄 합금(A7075) 시험편에서는, 생성된 결정 입경이 EBSD의 분해능에 대하여 대폭으로 작은 것으로 되어 있기 때문에, EBSD에 의한 결정 해석을 행하는 것은 가능하지 않았지만, EBSD의 최고 분해능이 30㎚이었던 것, SIM 상으로부터 시험편 중, 가장 미세한 결정립이 관찰되고 있는 것으로부터, 알루미늄 합금(A7075)의 표면에 형성된 나노 결정 조직층에서는, 결정립의 많은 것이 EBSD의 최고 분해능인 30㎚보다도 작은 것으로 되어 있다는 것이 합리적으로 추측 가능하고, 따라서, 알루미늄 합금(A7075)의 표면에 형성된 나노 결정 조직층의 결정 입경은 100㎚ 이하라고 생각된다.Further, in the aluminum alloy (A7075) test piece, crystal grain size produced is considerably small compared with the resolution of EBSD, so it was not possible to perform crystal analysis by EBSD. However, the maximum resolution of EBSD was 30 nm, The finest crystal grains among the test specimens are observed from the SIM phase. Therefore, it is reasonable to speculate that many of the crystal grains in the nanocrystal structure layer formed on the surface of the aluminum alloy (A7075) are smaller than 30 nm, which is the highest resolution of EBSD Therefore, it is considered that the grain size of the nanocrystalline texture layer formed on the surface of the aluminum alloy (A7075) is 100 nm or less.
(4-3) 잔류 응력의 측정 결과(4-3) Measurement results of residual stress
각 시험편의 최표면의 잔류 응력의 측정 결과를 그래프로 정리한 것을 도17~19에 나타낸다.17 to 19 show the results of measurement of the residual stress on the outermost surface of each test piece.
어느 것의 시험편에 있어서도, 미가공의 상태에서는 +의 값(인장 응력)으로 되어 있던 잔류 응력이, -의 값(압축 응력)으로 바뀌어 있고, 본 발명의 표면 처리 방법을 행하는 것으로, 높은 압축 잔류 응력을 부여할 수 있다는 것이 확인 가능하였다.In any of the test pieces, the residual stress, which was a value of + (tensile stress) in the raw state, is changed to a value of - (compressive stress). By performing the surface treatment method of the present invention, a high compressive residual stress It is possible to confirm that it can be given.
이 중, 도 17에 나타낸 프리하든강(NAK80)의 응력과, 도 19에 나타낸 알루미늄 합금(A7075)의 응력에서는, 분사 압력의 변화에 대한 변화가 거의 보이지 않고, 전술한 바와 같이 분사 압력 0.1MPa 이상이면, 0.5MPa 이하의 비교적 낮은 분사 압력에서 분사한 경우이어도, 충분한 압축 잔류 응력을 부여하는 것이 가능하다는 것이 확인되었다.Among them, the stress of the free hardened steel (NAK80) shown in Fig. 17 and the stress of the aluminum alloy A7075 shown in Fig. 19 hardly show a change in the change of the injection pressure. As described above, , It was confirmed that it is possible to impart a sufficient compressive residual stress even in the case of spraying at a relatively low injection pressure of 0.5 MPa or less.
또한, 알루미늄 합금(A7075)의 잔류 응력을 기재한 도 19의 그래프 중, 비교 예로서 표시한 그래프는, 분사 압력 0.5MPa로, 본원의 범위보다도 큰 메디안 지름 40㎛의 분사 입체를 분사했을 때의 잔류 응력의 측정 결과를 표시한 것이다.19 showing the residual stress of the aluminum alloy (A7075), the graph shown as a comparative example is a graph showing the residual stress of the aluminum alloy (A7075) when the sprayed solid having a median diameter of 40 mu m larger than the range of the present invention is injected at an injection pressure of 0.5 MPa And the result of measurement of the residual stress is shown.
이와 같이, 본원에서 사용하는 분사 입체에 비교하여 입경이 큰 분사 입체를 사용한 예(비교 예)에서는 잔류 압축 응력을 부여하는 것은 가능하고 있지만, 본원의 방법에 의해 부여되는 잔류 응력에 대해 1/5 이하의 잔류 응력밖에 부여할 수 없고, 본 발명의 방법으로 표면처리를 행하는 경우에는, 보다 높은 표면 강화의 효과가 얻어지고 있다.As described above, residual compressive stress can be imparted in the example (comparative example) using the sprayed solid having a larger particle size as compared with the sprayed solid used in the present invention. However, the residual stress imparted by the method of the present invention is 1/5 Or less of the residual stress, and when the surface treatment is carried out by the method of the present invention, a higher surface strengthening effect is obtained.
또한, 합금공구강(SKD11)에 대한 실험결과(도 18 참조)에서는, 분사 압력의 증가에 따라 잔류 응력의 증가가 보였지만, 가장 낮은 분사 압력(0.1MPa)로 분사한 경우에서도, 충분한 잔류 응력의 부여가 행하여지고 있다.18), the residual stress was increased with the increase of the injection pressure. However, even when the injection was performed at the lowest injection pressure (0.1 MPa), sufficient residual stress was given to the alloy tool steel (SKD11) .
또, 분사 압력 0.1MPa로 본원의 표면처리를 행한 예에서는, 비교 예(분사 입체의 메디안 지름 40㎛, 분사 압력 0.5MPa)에 비교하여, 잔류 응력이 약간 낮게 되어 있지만, 분사 압력 0.3MPa, 0.5MPa에서는, 비교 예와 동등 이상의 잔류 응력의 부여가 행하여지고 있다.In the example in which the surface treatment of the present invention was carried out at the injection pressure of 0.1 MPa, the residual stress was slightly lower than that of the comparative example (median diameter of the spray solid: 40 mu m, injection pressure: 0.5 MPa) In MPa, residual stress equal to or higher than that in the comparative example is applied.
[기계 가공 공구의 인선에 대한 적용][Application of machining tool to cutting edge]
(1) 시험 방법(1) Test method
본 발명의 표면 처리 방법으로 인선부의 처리를 행한 SKD11제의 타발 공구(실시 예 1, 2)와, 미처리의 SKD11제의 타발 공구(미처리품), 및 본원의 처리 조건으로부터 벗어난 처리 조건으로 표면 처리를 행한 SKD11제의 타발 공구(비교 예1)를 각각 사용하여 타발 프레스 가공을 행하고, 가공 후의 인선부의 상태를 관찰하였다.(Examples 1 and 2) made of SKD11, the untreated SKD11 punching tool (untreated product), and the surface treatment of the present invention, (Comparative Example 1) was used for punch press processing, and the state of the cutting edge after the processing was observed.
(2) 표면 처리 조건(2) Surface treatment conditions
SKD11제의 타발 가공용 펀치(길이 3㎝, 직경 0.5㎝)의 인선 부분(인선 및 인선으로부터 5㎜의 범위)에 대하여, 하기 표5에 나타내는 조건으로 표면 처리를 행하였다.Surface treatments were carried out on the cutting edge punches (
면
처
리 table
if
wife
Lee
또한, 상기 표 5 중, 「분사방식」에 있어서의 「SF」는, 섹션 분사 방식을 나타내고, 본 시험 예에서는 블라스트 가공 장치로서, 주식회사 不二製作所 제의 「SFK-2」를 사용하였다.In Table 5, " SF " in the " spraying method " indicates the section spraying method. In this test example, " SFK-2 "
(3) 타발 가공 조건 및 관찰 방법(3) Punching conditions and observation method
실시 예 1, 실시 예 2, 및 비교 예 1 각각의 방법으로 표면처리를 행한 펀치와, 미처리품을 각각 사용하고, SS鋼材 제의 피가공물에 대하여, 타발 프레스 가공을 9000회 연속하여 실시하고, 이 타발 프레스 가공 후의 각 펀치의 표면 상태를 목시 및 현미경에 의해 소모 상태를 관찰하였다.Punches subjected to the surface treatment in each of the methods of Examples 1, 2, and Comparative Example 1, and untreated products were subjected to punch press processing for 9,000 consecutive times on the workpieces made of SS steel material, The state of the surface of each punch after the punch press processing was observed and the state of consumption was observed by a microscope.
(4) 관찰 결과(4) Observations
상기 타발 프레스 가공 후의 각 펀치의 표면 상태는, 하기 표 6에 나타내는 대로 이다.The surface condition of each punch after the punch press processing is as shown in Table 6 below.
피가공재의 응착도 발생하고 있지 않다.The damage is almost invisible.
And there is no adhesion of the material to be processed.
응착의 발생도 없음The damage is almost invisible.
No occurrence of adhesion
피가공재의 응착 있음Identify a number of muscle wounds in the longitudinal direction
In the adhesion of the material to be processed
(5) 고찰(5) Consideration
본 발명에서는, SKD11 제의 펀치에 대해 본 발명의 표면 처리를 행한 것에 의해, 미처리의 표면 경도 약 750Hv에 대하여, 실시 예 1의 처리에서는 표면 처리 후의 경도가 약 950Hv로까지 상승하여 있고, 약 21%의 경도 상승이 보였다.In the present invention, by performing the surface treatment of the present invention on the punch made of SKD11, the hardness after the surface treatment is raised to about 950 Hv in the treatment of Example 1, Of the hardness was increased.
또, 실시 예 2의 처리에서는 경도가 약 870Hv까지 상승하고 있고, 약 16%의 경도 상승이 보였다.In the treatment of Example 2, the hardness was increased to about 870 Hv, and the hardness was increased by about 16%.
이와 같은 경도 상승은, 전술한 나노 결정 조직층의 형성에 의해서도 초래된 것으로 생각된다.This increase in hardness is thought to be caused by the formation of the nanocrystalline texture layer described above.
또, 본 발명의 방법으로 표면 처리를 행한 펀치(실시 예 1, 2)에서는, 전술한 바와 같이 인선에 대한 피가공재의 응착에 대하여도 방지할 수 있는 것으로 되어 있고, 이것이 장기에 걸쳐 양호한 타발 성능을 발휘하여 펀치의 수명을 향상시키는 하나의 요인으로 된 것으로 생각된다.Further, in the punches (Examples 1 and 2) subjected to the surface treatment by the method of the present invention, it is possible to prevent adhesion of the workpiece to the cutting edge as described above. It is considered to be one factor for improving the life of the punch.
이와 같은 피절삭재의 응착이 방지되는 효과가 얻어지는 원리는 반드시 명백하지는 않지만, 본 발명의 방법으로 표면 처리를 행한 금속 제품의 표면에는, 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 미세한 딤플[도2 (B) 참조]이, 이 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상 형성되어 있고, 이 딤플이 기름 받이로 되는 것으로, 피절삭재의 응착을 방지하는 효과가 얻어진 것으로 생각된다.The principle of obtaining such an effect that the adhesion of the workpiece is prevented is not necessarily clear, but the surface of the metal product subjected to the surface treatment by the method of the present invention has a diameter of 1 to 18 mu m and a depth of 0.02 to 1.0 mu m or less (See Fig. 2 (B)), the projected area of the dimple is 30% or more of the surface area of the treated region, and the dimple serves as an oil pan to obtain the effect of preventing adhesion of the workpiece .
또한, 딤플의 지름(상당 지름)과 깊이는, 형상 해석 레이저 현미경(키엔스사 제 「VK-X250」을 사용하여 측정하였다. 금속 제품 표면을 직접 측정 가능한 경우에는 직접, 직접 측정 가능하지 않은 경우에는, 아세틸셀룰로스 필름에 초산메틸을 적하하여 금속 제품의 표면에 잘 융합시킨 후, 건조 후 박리하여, 아세틸셀룰로스 필름에 반전 전사시킨 딤플에 기초하여 측정하였다. 측정은, 형상 해석 레이저 현미경으로 촬영한 표면 화상의 데이터(다만, 아세틸셀룰로스 필름을 사용한 측정에서는 촬영한 화상을 반전 처리한 화상 데이터)를 「멀티파일 해석 애플리케이션(키엔스사 제 VK-H1XM)」을 사용하여 해석하는 것에 의해 행하였다.The diameters (equivalent diameters) and depths of the dimples were measured using a shape analysis laser microscope ("VK-X250", manufactured by KEYENCE CORPORATION). If the surface of the metal product can be directly measured, , Methyl acetate was added dropwise to the acetyl cellulose film and fused to the surface of the metal product, dried, peeled off, and measured on the basis of the dimples transferred in reverse on the acetyl cellulose film. (Image data obtained by reversing the photographed image in the measurement of image data (in the case of measurement using an acetylcellulose film)) was analyzed by using a " multi-file analysis application (VK-H1XM made by KYENCE Corporation) ".
여기에서, 「멀티파일 해석 애플리케이션」이란, 레이저 현미경으로 측정한 데이터를 이용하여, 표면 거칠기, 선 거칠기, 높이나 폭 등의 계측, 원 상당 지름이나 깊이 등의 해석이나 기준면 설정, 높이 반전 등의 화상 처리를 행하는 것이 가능한 애플리케이션이다.Here, the " multi-file analysis application " is an application for analyzing surface roughness, line roughness, height and width, measurement of circle equivalent diameter and depth, It is an application that can perform processing.
측정은, 우선 「화상 처리」 기능을 사용하여 기준면 설정을 행하고 (다만, 표면 형상이 곡면의 경우에는 면형상 보정을 이용하여 곡면을 평면으로 보정한 후에 기준면 설정을 행한다), 다음으로, 애플리케이션의 「체적·면적 게측」의 기능으로부터 계측 모드를 요부(凹部)에 설정하여, 설정된 「기준면」에 대한 요부를 계측시키고, 요부의 결과로부터 「평균 깊이」, 「원 상당 지름」의 결과의 평균치를 딤플의 깊이, 및 상당 지름으로 하였다.In the measurement, first, the reference plane is set using the " image processing " function (if the surface shape is a curved surface, the reference plane is set after correcting the curved surface to the plane using the surface shape correction) The measurement mode is set to the concave portion from the function of the "volume and area gain" to measure the concave portion with respect to the set "reference plane", and the average value of the results of the "average depth" and "circle equivalent diameter" The depth of dimples, and the equivalent diameter.
또한, 전술한 기준면은, 높이 데이터로부터 최소 이승법을 이용하여 산출하였다.The above-mentioned reference plane was calculated from the height data using the least squares method.
또, 전술의 「원 상당 지름」 또는 「상당 지름」은, 요부(딤플)로서 측정된 투영 면적을, 원형의 투영 면적으로 환산하여 측정했을 때의 상기 원형의 지름으로서 측정하였다.The above-mentioned " circle equivalent diameter " or " equivalent diameter " was measured as the diameter of the circular shape measured by converting the projection area measured as a dimple into a circular projection area.
또한, 전술의 「기준면」이란, 높이 데이터 중에서, 계측 제로점(기준)으로 하는 평면을 가리키고, 깊이나 높이 등 주로 수직 방향의 계측에 사용된다.The above-mentioned " reference plane " refers to a plane having a measurement zero point (reference) among the height data, and is mainly used for measurement in the vertical direction such as a depth and a height.
[접동 부재에 대한 적용][Application to sliding members]
(1) 시험 방법(1) Test method
40×40㎜, 두께 2㎜의 SUS304 평판에 본 발명의 처리(실시 예 3), 경면 상태의 미처리(비교 예 2), 종래 기술(비교 예 3)의 3종류를 준비하고 마찰마모 시험에 의한 접동성 평가를 행하였다.(Example 3), a mirror surface state untreated (Comparative Example 2), and a conventional technique (Comparative Example 3) were prepared on an SUS304 plate of 40 mm x 40 mm and a thickness of 2 mm, And a sliding property evaluation was carried out.
(2) 평가 방법(2) Evaluation method
상기 조건으로 가공한 후 SUS304판에 대하여 마찰계수 2.0에 달하기까지 볼온디스크 시험을 행하고, 그때의 측정 시간을 비교하는 것으로 접동성의 평가를 행하였다.After machining under the above conditions, a ball-on-disk test was performed on the SUS304 plate until the friction coefficient reached 2.0, and the sliding time was compared to evaluate the sliding properties.
SUS304 볼3/16 inch
SUS304 ball
볼온디스크 방식의 마찰마모 시험기를 사용하였다. 볼 지름은, 3/16인치, SUS304 제를 이용하였다.A ball-on-disc type friction and wear tester was used. The ball diameter was 3/16 inches, made of SUS304.
(3) 평가 결과(3) Evaluation results
경과 시간에 대한 프릭션 변화를 측정한 그래프를 도 20에 나타낸다.20 is a graph showing a change in friction with respect to elapsed time.
이 측정 결과로부터 알 수 있듯이, 실시 예 3의 조건으로 처리를 행한 것은, 미처리(비교 예2)에 대하여 약 5배, 비교 예 3의 조건으로 처리한 것에 대하여 약 3배의 내구성이 있었다.As can be seen from the measurement results, the treatment under the conditions of Example 3 had about three times durability as compared with the treatments under the conditions of untreated (Comparative Example 2) and Comparative Example 3.
(4) 고찰(4) Consideration
비교 예 2에 대하여 약 5배, 비교 예 3에 대하여 약 3배의 내구성이 얻어졌다고 하는 것은, 그것만 저마찰로 시험을 행해졌다고 추측할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 처리를 행하는 것으로 약 3배의 접동성이 얻어졌다고 생각된다.It can be inferred that the durability of about 5 times that of Comparative Example 2 and about 3 times of the durability of Comparative Example 3 were obtained only by the low friction test. Therefore, it is considered that about three times the sliding property is obtained by carrying out the treatment of the present invention.
Claims (9)
상기 분사 입체의 분사 속도를 80m/sec 이상으로 한 것을 특징으로 하는 금속 제품의 표면 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the spraying speed of the sprayed solid is set to 80 m / sec or more.
상기 금속 제품의 재질이 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고, 상기 나노 결정 조직층의 결정 입경을, 100㎚ 이하로 미세화시킨 것을 특징으로 하는 금속 제품의 표면 처리 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the material of the metal product is aluminum or an aluminum alloy and the crystal grain size of the nanocrystalline texture layer is made smaller than 100 nm.
상기 금속 제품이 기계 가공 공구이고, 해당 기계 가공 공구의 인선과 해당 인선 근방을 처리 영역으로 하고,
상기 처리 영역에, 상기 분사 입체의 분사에 의해 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플을, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 표면 처리 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the metal product is a machining tool, a cutting edge of the machining tool and a vicinity of the cutting edge are used as a processing region,
A dimple having a diameter of 1 to 18 mu m and a depth of 0.02 to 1.0 mu m or less by injection of the sprayed solid is formed in the processing region such that the projected area of the dimple is 30% or more of the surface area of the processing region ≪ / RTI >
상기 금속 제품이 접동 부재이고, 해당 접동 부재의 적어도 접동부를 처리 영역으로 하고,
상기 처리 영역에, 상기 분사 입체의 분사에 의해 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플을, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 표면 처리 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the metal product is a sliding member, at least a sliding portion of the sliding member is a processing region,
A dimple having a diameter of 1 to 18 mu m and a depth of 0.02 to 1.0 mu m or less by injection of the sprayed solid is formed in the processing region such that the projected area of the dimple is 30% or more of the surface area of the processing region ≪ / RTI >
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상기 나노 결정 조직층의 결정 입경이 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 금속 제품.The method according to claim 6,
Aluminum or an aluminum alloy, and the crystal grain size of the nanocrystalline texture layer is 100 nm or less.
인선과 해당 인선 근방으로 이루어지는 처리 영역의 표면에 상기 나노 결정 조직층이 형성되어 있음과 함께, 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플이, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성된 기계 가공 공구인 금속 제품.The method according to claim 6,
Wherein the nanocrystalline texture layer is formed on the surface of the processing region formed by the cutting line and the vicinity of the cutting line and the dimple whose equivalent diameter is 1 to 18 mu m and the depth is 0.02 to 1.0 mu m or less, A metal product which is a machining tool formed to be at least 30% of the surface area of the area.
타부재와 접동하여 접해지는 접동부의 표면에 상기 나노 결정 조직층이 형성되어 있음과 함께, 상당 지름이 1~18㎛, 깊이가 0.02~1.0㎛ 이하의 딤플이, 해당 딤플의 투영 면적이 상기 처리 영역의 표면적의 30% 이상으로 되도록 형성된 접동 부재인 금속 제품.The method according to claim 6,
The dimpled texture layer is formed on the surface of the sliding portion which is brought into sliding contact with the other member and the dimple whose equivalent diameter is 1 to 18 mu m and the depth is 0.02 to 1.0 mu m or less, Wherein the sliding member is formed to be at least 30% of the surface area of the region.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200107737A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-16 | 후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 | Method for surface treatment of dlc coated member |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6840637B2 (en) * | 2017-07-28 | 2021-03-10 | 株式会社不二製作所 | Method of forming fine dimples on the surface of hard and brittle materials |
JP6892415B2 (en) * | 2018-07-20 | 2021-06-23 | 株式会社不二機販 | Surface treatment method for food contact members |
CN112372514B (en) * | 2020-09-29 | 2022-12-27 | 广东工业大学 | Method for machining cutting edge of cutter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003201549A (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-18 | Rikogaku Shinkokai | Method for manufacturing metallic material with nanocrystalline structure, and metallic material with nanocrystalline structure |
JP2007297651A (en) | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Fuji Wpc:Kk | Method for refining crystal grain in surface of hard metal |
JP2009091606A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for manufacturing metal member, and structural member |
JP5341971B2 (en) * | 2010-12-08 | 2013-11-13 | 株式会社不二機販 | Instant heat treatment of metal products |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002036115A (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-05 | Sintokogio Ltd | Shot peening processing method and processed article thereof |
JP2005001088A (en) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Osg Corp | Member coated with hard coating film and its manufacturing method |
WO2005070614A1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Toyohashi University Of Technology | Process for forming ultrafine crystal layer, machine component having ultrafine crystal layer formed by the ultrafine crystal layer forming process, process for producing the machine component, process for forming nano-crystal layer, machine component having nano-crystal layer formed by nano-crystal layer forming process, a |
JP5225596B2 (en) * | 2007-03-15 | 2013-07-03 | 株式会社不二Wpc | Method for strengthening alloy steel for hot mold and alloy steel for hot mold formed by suppressing generation of thermal fatigue crack by the method |
JP5171082B2 (en) * | 2007-03-23 | 2013-03-27 | 株式会社不二製作所 | Substrate treatment method for film forming part |
JP3150048U (en) * | 2008-12-10 | 2009-04-30 | 株式会社不二機販 | High corrosion resistant metal parts made of stainless steel, titanium or titanium alloy |
JP5338647B2 (en) * | 2009-12-14 | 2013-11-13 | 大豊工業株式会社 | Sliding member manufacturing method and sliding member |
JP5749026B2 (en) * | 2010-04-09 | 2015-07-15 | 山陽特殊製鋼株式会社 | High hardness projection material for shot peening |
JP6274743B2 (en) * | 2013-04-30 | 2018-02-07 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Shot peening method to obtain high compressive residual stress |
-
2016
- 2016-05-20 JP JP2016101655A patent/JP6307109B2/en active Active
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003201549A (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-18 | Rikogaku Shinkokai | Method for manufacturing metallic material with nanocrystalline structure, and metallic material with nanocrystalline structure |
JP2007297651A (en) | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Fuji Wpc:Kk | Method for refining crystal grain in surface of hard metal |
JP2009091606A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for manufacturing metal member, and structural member |
JP5341971B2 (en) * | 2010-12-08 | 2013-11-13 | 株式会社不二機販 | Instant heat treatment of metal products |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
비특허문헌 1 : 高木眞一, 熊谷正夫 「FPB처리에 의한 표면 나노 결정화」(정밀공학회지 Vol. 72. No. 2006 : 1079-1082항) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200107737A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-16 | 후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 | Method for surface treatment of dlc coated member |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017199918A1 (en) | 2017-11-23 |
EP3460090A1 (en) | 2019-03-27 |
US20190076987A1 (en) | 2019-03-14 |
KR102173928B1 (en) | 2020-11-04 |
CN109154057B (en) | 2021-08-13 |
JP6307109B2 (en) | 2018-04-04 |
EP3460090A4 (en) | 2019-11-20 |
JP2017206761A (en) | 2017-11-24 |
CN109154057A (en) | 2019-01-04 |
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