KR20200070849A - Method of thermal nitriding of workpiece surface - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a thermal oxy-nitriding method on the surface of a workpiece, which performs an oxy-nitriding process on the surface of a material of a component (workpiece) which simultaneously requires strength against impact and high surface hardness, such as a gear, a cam, a clutch, a slide core, an insert, a core pin, and a sleeve that are manufactured on an industrial site, thereby providing surface hardness, wear resistance, and thermal resistance. To this end, the present method comprises: a step of injecting ammonia (NH_3) and nitrogen (N_2) at the ratio of 1:1 for performing a nitriding process on a workpiece; a step of gradually increasing the temperature to 520°C for the first 120 minutes; a step of injecting 0.8 wt% of carbon dioxide (CO_2) with respect to 100 wt% of the total accommodating space of a chamber and then maintaining 520°C for 300 minutes to perform nitriding; a step of, after the nitriding, maintaining 520°C for 300 minutes, supplying gas of nitrogen (N_2) and oxygen (O_2) at the ratio of 8:2, and maintaining 520°C for 20 minutes to perform oxy-nitriding, thereby forming an oxidation thin film (Fe_3O_4) layer; and a step of, after the oxy-nitriding, gradually cooling for 120 minutes to drop the temperature to 100°C or lower and ejecting the workpiece from a nitriding furnace.

Description

가공물 표면의 열처리 산질화 방법{Method of thermal nitriding of workpiece surface}{Method of thermal nitriding of workpiece surface}

본 발명은 산업현장에서 제조되는 기어, 캠, 클러치, 슬라이드 코어, 인서트, 코어 핀, 슬리브 등과 같이 충격에 대한 강도와 표면의 높은 경도를 동시에 필요로 하는 부품(가공물)의 재료 표면에 산질화 처리를 실시하여 표면경도, 내마모성, 내열성을 갖도록 한 가공물 표면 열처리 산질화 방법에 관한 것이다.The present invention is an oxynitriding treatment on the material surface of parts (workpieces) that require high hardness of impact strength and surface at the same time, such as gears, cams, clutches, slide cores, inserts, core pins, sleeves, etc., manufactured in the industrial field. The present invention relates to a method of heat treatment oxynitriding a workpiece surface having surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance.

일반적으로 산업현장에서 제조되는 기어, 캠, 클러치, 슬라이드 코어, 인서트, 코어 핀, 슬리브 등과 같이 충격에 대한 강도와 표면의 높은 경도를 필요로 하는 부품에 대하여는 표면 열처리를 실시하여 왔다. In general, surface heat treatment has been performed on parts requiring high strength against impact and surface hardness, such as gears, cams, clutches, slide cores, inserts, core pins, sleeves, etc., manufactured at industrial sites.

이와 같이 재료의 표면에 열처리를 실시하여 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 성질을 개선시키고, 내부는 적당한 강도를 주어 충격에 대한 저항을 크게 하는 방법을 표면 경화법이라고 한다.As described above, a method of improving the properties of surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance by performing heat treatment on the surface of the material, and increasing the resistance to impact by providing moderate strength is referred to as a surface hardening method.

상기 표면 경화법 중 하나로서, 질화법(窒化法)은 질화용 강(鋼)을 암모니아 기류 또는 염욕(salt bath) 중에서 가열하여 질소를 확산 침투하는 것으로, 질화용 강은 질화로 표면에 질화철(FeN)층, 즉 질화 층을 만드는 것이다.As one of the surface hardening methods, the nitriding method diffuses nitrogen by heating the nitriding steel in an ammonia stream or a salt bath, and the nitriding steel is iron nitride on the surface of nitriding ( FeN) layer, that is, to form a nitride layer.

이러한 질화법에는 가스질화법, 액체질화법(또는 염욕 질화법), 연질화법, 이온질화법 등의 방법이 있다. 이중 액체질화법 또는 염욕 질화법은 KCN + KCNO + Na2CO3 를 주성분으로 하는 용융염욕을 사용하여 약 570℃에서 질화하는 방법으로서, 독성의 화학 물질을 사용해야 하는 관계로 폐수처리 및 공정제어가 어려운 문제점있다.Such nitriding methods include gas nitriding, liquid nitriding (or salt bath nitriding), soft nitriding, and ion nitriding. Among them, the liquid nitriding method or the salt bath nitriding method is a method of nitriding at about 570°C using a molten salt bath containing KCN + KCNO + Na2CO3 as a main component, and it is difficult to control wastewater and process due to the use of toxic chemicals. .

특히 액체질화법은 열처리 대상의 제품 형상에 따라서 미세한 차이를 갖게 된다. 즉, 액체질화법으로 열처리시 대상물의 제품 외면이 간결한 경우에는 문제점이 없으나, 외면이 복잡한 형상인 경우와 또는 자동차의 엔진 커버와 같이 내부에 다수의 홀이 형성되는 경우 질화로 내부에서 액체물질을 분사 방식으로 진행할 경우 복잡한 형상의 틈새나 냉각홀 내부에는 질화층이 형성되지 않아 질화층을 균일하게 형성하지 못하는 문제점이 있다.In particular, the liquid nitriding method has a slight difference depending on the shape of the product to be heat treated. That is, there is no problem in the case where the outer surface of the product of the object is concise during heat treatment by the liquid nitriding method, but when the outer surface has a complicated shape or when a large number of holes are formed inside, such as the engine cover of a car, the liquid material is injected from the inside of the nitriding furnace. When proceeding in this manner, there is a problem in that the nitride layer is not formed uniformly because a nitride layer is not formed in a gap or a cooling hole having a complicated shape.

이 분야의 선행기술을 살펴 보면, 등록특허공보 제10-0595000호(등록일자: 2006년 06월 22일)의 "압력조절이 자유로운 철계 금속의 저온/저압 가스산질화 방법" (이하 "선행기술 1"이라 한다)은, 질화로의 챔버(chamber) 내부를 진공 배기한 후, 질소(N2) 가스를 투입하고, 180℃ 내지 350℃까지 승온하는 1차 승온단계(10); 상기 챔버 내로 산화성 가스를 투입하여 철계 금속 표면에 얇은 산화피막을 형성시키는 항온 및 예비 산화단계(20); 상기 챔버 내부를 진공 배기한 후, 챔버 내로 암모니아(NH3) 가스를 투입하고, 승온하는 2차 승온 단계(30); 상기 챔버 내부를 진공 배기한 후, 챔버 내부에 암모니아, 질소 및 산화성 가스를 일정 조성 비율로 투입하여 챔버의 내부압력을 50 mbar 내지 1000 mbar가 되도록 하여 질화하는 질화단계(40); 챔버 내부 압력이 상압(1 atm) 상태에서 H2O를 이용하여 산화처리를 실시하는 냉각 및 산화단계(50) 및; 상기 챔버 내부를 진공 배기한 후, 질소가스를 투입하여 상온까지 냉각시키는 냉각 단계(60)를 포함하는 철계 금속의 산질화방법이 개시되었다.Looking at the prior art in this field, the patent registration No. 10-0595000 (registration date: June 22, 2006) "Pressure control free low-temperature/low-pressure gas oxynitriding of ferrous metals" (hereinafter "previous technology" 1"), after evacuating the inside of the chamber (chamber) of the nitrification furnace, nitrogen (N2) gas is introduced, and the primary heating step (10) to raise the temperature to 180 ℃ to 350 ℃; A constant temperature and pre-oxidation step (20) in which an oxidizing gas is introduced into the chamber to form a thin oxide film on an iron-based metal surface; After evacuating the interior of the chamber, ammonia (NH3) gas is introduced into the chamber, and a second heating step 30 of raising the temperature; After evacuating the inside of the chamber, a nitriding step (40) of nitriding by introducing ammonia, nitrogen, and oxidizing gas into the chamber at a predetermined composition ratio so that the internal pressure of the chamber becomes 50 mbar to 1000 mbar; A cooling and oxidation step (50) in which an oxidation treatment is performed using H2O under a normal pressure (1 atm) of the internal pressure of the chamber; Disclosed is a method for oxynitriding an iron-based metal including a cooling step 60 in which nitrogen gas is introduced and cooled to room temperature after evacuating the inside of the chamber.

또 다른 선행기술로서 등록실용신안공보 제20-0426495호(등록일자: 2006년09월07일)의 "산질화 처리된 낚시용 릴의 원웨이 클러치 베어링"(이하 "선행기술 2"라 한다)은 낚시용 릴 구성부품에 있어서, 통상의 산질화 열처리법으로 상기 낚시용 릴 구성부품의 표면 및 상기 표면에서부터 일정 깊이까지 피막층을 형성시킨 산질화 처리된 낚시용 릴의 원웨이 클러치 베어링이 개시되었다.As another prior art, "One-way clutch bearing of oxynitride-treated fishing reel" (hereinafter referred to as "Prior Art 2") of Registered Utility Model Publication No. 20-0426495 (Registration Date: September 07, 2006) In a silver fishing reel component, a one-way clutch bearing of an oxynitriding fishing reel in which a film layer is formed from the surface of the fishing reel component to a predetermined depth by a conventional oxynitriding heat treatment method has been disclosed. .

상기 선행기술 1과 2는 모두 부품을 산질화하는 기술로서 1차 승온단계에서 질화로 챔버 내부에 질소(N2)가스를 투입하여 1차 승온시킨 후 다시 챔버내부에 산성화 가스를 투입하여 산화 피막을 형성시킨 다음 다시 챔버 내로 암모이아(NH3)를 투입하여 2차 승온시킨 후 챔버 내에 암모니아가스, 질소, 산성화가스를 투입하여 질화단계를 실시하고 있다.Both of the prior arts 1 and 2 are techniques for oxynitriding parts, and in the first heating step, nitrogen (N 2 ) gas is introduced into the nitriding furnace chamber to raise the temperature first, and then acidification gas is introduced into the chamber again to form an oxide film. After the formation, the ammonia (NH 3 ) is again introduced into the chamber to heat up a second time, and then ammonia gas, nitrogen, and acidification gas are introduced into the chamber to perform the nitridation step.

즉 선행기술 1과 2의 경우에는 질소가스를 주입하여 1차 승온시킨 후 산성화 가스를 투입함으로 이때 1차 산화 피막이 형성된다. 상기 와 같이 산화 피막을 형성한 후에는 다시 챔버 내에 암모니아 가스를 투입하여 2차 승온시킨 후 진공배기한 후 다시 챔버 내에 암모니아, 질소, 산성화가스를 주입하여 질화 단계를 거치게 된다 이와 같이 질화 단계를 거치면 표면에 산질화가 이루어지나 이와 같이 열처리된 부품 재료들은 현장에 설치되어 300℃ 이상의 열이 가해지는 경우 표면강도가 점차적으로 떨어지는 문제점이 발생되었다. That is, in the case of the prior arts 1 and 2, a primary oxidation film is formed at this time by introducing an acidifying gas after first raising the temperature by injecting nitrogen gas. After the oxide film is formed as described above, ammonia gas is introduced into the chamber again, the temperature is raised for a second time, and then vacuum exhausted, followed by injection of ammonia, nitrogen, and acidified gas into the chamber to undergo a nitridation step. Although the oxynitride is formed on the surface, the heat-treated component materials are installed on the site, and when heat of 300° C. or higher is applied, the surface strength gradually decreases.

대한민국 등록특허공보 제10-0595000호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0595000 대한민국 등록실용신안공보 제20-0426495호Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-0426495

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산업현장에서 제조되는 기어, 캠, 클러치, 슬라이드코어, 인서트, 코어핀, 슬리브 등과 같이 충격에 대한 강도와 표면의 높은 경도를 동시에 필요로 하는 부품(가공물)의 재료 표면에 산질화 처리를 실시하여 표면경도, 내마모성, 내열성을 갖도록 함을 목적으로 하는 것이며, The present invention is to solve the problems as described above, gears, cams, clutches, slide cores, inserts, core pins, sleeves, etc. manufactured in the industrial field, and parts that require high strength against impact and high surface hardness at the same time The object is to perform the oxynitriding treatment on the surface of the material of the (processed product) to have surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance.

또한 본 발명은 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 산소(O2)를 투입하여 질화층 깊이가 100㎛∼200㎛으로 형성되며, 표면에 산화층(Fe3O4)를 형성하고, 표면경도 Hrc46±1을 갖도록 함으로서 내식성, 내마모성, 강도를 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 한 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is ammonia (NH 3 ), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ) is introduced to form a nitride layer depth of 100 μm to 200 μm, and an oxide layer (Fe 3 O) on the surface. It relates to a heat treatment oxynitriding method of a work surface for the purpose of forming 4 ) and improving corrosion resistance, abrasion resistance and strength by having a surface hardness of Hrc46±1.

본 발명은 상기 목적을 해결하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for solving the above object,

가공된 공작물의 표면에 묻은 유분 및 이물질을 세정으로 제거하고 샌딩을 이용하여 표면의 가공 크롬 막을 제거하는 단계;Removing oil and foreign substances on the surface of the processed work piece by cleaning and removing the processed chromium film on the surface using sanding;

상기 표면의 가공 크롬 막을 제거한 후에는 공작물을 질화로의 챔버에 적재하는 단계;After removing the processed chromium film on the surface, loading a work piece into a chamber of a nitriding furnace;

상기 공작물이 적재된 질화로 챔버에 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 주입하는 단계;Injecting ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 into the nitriding chamber loaded with the workpiece;

상기 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 질화로에 주입한 후 처음 120분간 서서히 520℃까지 올리고, 300분간 520℃를 유지하여 질화하는 단계;The ammonia (NH 3 ) 1: Nitrogen (N 2 ) 1 After injecting into the nitrifying furnace, gradually raising the temperature to 520°C for the first 120 minutes, and nitriding by maintaining 520°C for 300 minutes;

상기 520℃까지 올린 후 질화로 내의 총 수용 공간 100 중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입한 후 300분간 520℃를 유지하여 질화를 실시하는 단계;Raising the temperature to 520° C. and injecting 0.8% by weight of carbon dioxide (CO 2 ) with respect to 100% by weight of the total receiving space in the nitriding furnace, and then maintaining the temperature at 520°C for 300 minutes to perform nitriding;

상기 질화를 실시한 후 520℃로 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 단계;After performing the nitridation, after maintaining 300 minutes at 520° C., the gas was supplied at a ratio of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining at 520° C. for 20 minutes (Fe 3 O 4 ) forming a layer;

상기 20분간 520℃를 유지하면서 산질화 후 120분간 서서히 냉각시켜 100℃ 이하로 냉각시킨 다음 가공물을 질화로에서 꺼내는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of a step of taking the product out of the nitriding furnace after cooling to 100° C. or less by slowly cooling it for 120 minutes after oxynitriding while maintaining 520° C. for 20 minutes.

이와 같이 된 본 발명은 강도와 표면의 높은 경도를 동시에 필요로 하는 부품(공작물)의 재료 표면에 산질화처리를 실시하여 표면경도, 내마모성, 내열성을 갖도록 한 것이다. In this way, the present invention is made to have surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance by subjecting the material surface of a component (workpiece) that requires both strength and high hardness at the same time to an oxynitriding treatment.

본 발명은 질화로 내부에 기체물질을 넣어 질화가 진행되는 동시에 질화진행시 일정압력을 가해 냉각홀 내부에도 질화층이 형성되도록 함으로 작은 홀 및 작은 내측 코너등에 산질화가 원활하게 형성되도록 하는 효과가 있다.The present invention has an effect of smoothly forming oxynitrides in small holes and small inner corners by putting a gaseous material inside the nitriding furnace to proceed with nitriding and at the same time applying a certain pressure during nitriding to form a nitride layer inside the cooling hole. .

도1은 본 발명에 따른 실시 예로서 공작물을 산질화하는 공정 순서도를 나타낸 도면 대용 사진이며,
도2는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 산질화층능 나타낸 것이며,
도3은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화층이 형성된 공작물의 산질화 조직 확대도 이며,
도4는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 산질화 조직층을 설명한 것이며,
도5는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 시편 A의 산질화층의 경도 및 질화층깊이를 나타낸 예시도이며,
도6은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 시편 B의 산질화층의 경도 및 질화 층 깊이를 나타낸 예시도 이며,
도7은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화가 이루어진 공작물 홀 내부 산질화층을 나타낸 것이며,
도8은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화가 된 시편을 소금물에 노출시켜 내식성을 측정한 그래프를 나타낸 것이며,
도9는 본 발명의 소금물에 가공물 시편을 지속적으로 노출시켜 내식성을 측정한 시험그래프를 나타낸 것이며,
도10은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화된 시편과 기존의 일반산질화 시편을 염수에 노출시켜 부식된 상태를 비교한 방청성능 시험결과를 나타낸 것이다.
1 is a substitute photograph showing a process flow diagram of oxidizing a work piece as an embodiment according to the present invention,
Figure 2 shows the oxynitride layer capability formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 3 is an enlarged view of the oxynitriding structure of the workpiece in which the oxynitride layer is formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 4 illustrates the oxynitride structure layer formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 5 is an exemplary view showing the hardness and depth of the nitride layer of the oxynitride layer of the specimen A formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 6 is an exemplary view showing the hardness and depth of the nitride layer of the oxynitride layer of the specimen B formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 7 shows the oxynitride layer inside the workpiece hole is oxynitrided by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
8 is a graph showing corrosion resistance by exposing the specimen which has been oxynitrided to the salt water by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention,
Figure 9 shows a test graph measuring the corrosion resistance by continuously exposing the specimen to the salt water of the present invention,
Figure 10 shows the results of the corrosion resistance test comparing the corroded state by exposing the specimen oxynitrided by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention and the existing general oxynitride specimen to salt water.

본 발명은 다이케스팅 주조에 있어서 주조하기 위한 형틀을 산질화 처리하기 위한 것이나 산업현장에서 사용되는 기어, 캠, 클러치, 슬라이드코어, 인서트, 코어핀, 슬리브 등과 같이 충격에 대한 강도와 표면의 높은 경도를 동시에 필요로 하는 부품(공작물)의 재료 표면에 산질화 처리를 실시하여 표면경도, 내마모성, 내열성을 향상시 킬 수 있도록한 것이다. The present invention is used to oxidize a mold for casting in die-casting casting or to provide high strength against impact and surface hardness such as gears, cams, clutches, slide cores, inserts, core pins, sleeves, etc. used in industrial sites. At the same time, it is made to improve the surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance by subjecting the surface of the material (workpiece) required to the oxidization treatment.

본 발명에서 산업용 기계장치의 부품의 강도와 표면 경도를 높이기 위한 질화법(窒化法)은 질화용 강(鋼)을 암모니아 기류 또는 염욕(salt bath) 중에서 가열하여 질소를 확산 침투하는 것으로, 질화용 강은 질화로 표면에 질화철(FeN)층, 즉 질화층을 만드는 것이다.In the present invention, the nitriding method for increasing the strength and surface hardness of parts of industrial machinery is to diffuse and penetrate nitrogen by heating the steel for nitriding in an ammonia stream or a salt bath. Steel is to make an iron nitride (FeN) layer, that is, a nitride layer, on the surface of the nitriding furnace.

즉, 질화층을 형성하기 위한 산질화는 연질화 및 순질화처리 후 산화 처리하는 처리 방법으로서, 암모니아(NH3) 가스에 산소를 혼합하여 산질화 처리하거나, 질화처리 후 수증기를 투입하여 피처리물(가공물) 표면에 산화층(Fe3O4)을 생성시켜 내식성, 내마모성, 내피로성, 강도 향상 등을 도모한 표면 열처리법이다.That is, the oxynitridation for forming the nitride layer is a treatment method of oxidizing treatment after soft nitridation and net nitriding treatment, followed by oxynitriding by mixing oxygen with ammonia (NH 3 ) gas, or by treatment with nitriding treatment followed by water vapor It is a surface heat treatment method that promotes corrosion resistance, abrasion resistance, fatigue resistance, and strength by generating an oxide layer (Fe 3 O 4 ) on the surface of water (processed material).

이렇게 이루어지는 산질화의 원리를 살펴보면 산질화처리는 먼저 반응식에 의해 질화층과 산화층이 생성되는데 2NH3 → 3H2+2N 1차 질화열처리가 진행되고 CO+H2 → C+H2O 반응하여 표면에 침투과정이 형성되어 질화처리 깊이를 확산하며 마지막 공정으로 2M+H2O→2MO+2H2 / 2M+O2→2MO에 의해 질화 화학물층이 형성되는데 표면에 일종의 세라믹 삼화피막(Fe3O4)이 형성되도록 코팅하는 방법이다.Looking at the principle of oxynitride, the nitridation layer and the oxide layer are first generated by the reaction formula. 2NH 3 → 3H 2 +2N The first nitriding heat treatment proceeds and CO+H 2 → C+H 2 O reacts to form a penetration process on the surface to diffuse the depth of nitriding, and in the final process, a chemical layer of nitride is formed by 2M+H 2 O→2MO+2H 2 /2M+O 2 →2MO. It is a method of coating to form a kind of ceramic trioxide film (Fe 3 O 4 ) on the surface.

질화처리 후 표면에 화합물층 최외곽에는 다공질로 형성되어 있는데 표면에는 로 내의 산소와 철원자 결합으로 삼화 피막이 형성되고 다공성 틈 내부로 산소가 들어가 산화철 존재를 계속 성장시킴으로 세라믹 산화피막이 형성된다.After nitriding treatment, the outermost layer of the compound layer is formed on the surface of a porous layer. On the surface, a trioxide film is formed by bonding oxygen and iron atoms in the furnace, and oxygen enters the porous gap to continue to grow the presence of iron oxide to form a ceramic oxide film.

이하 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

제1공정: 세정 및 샌딩으로 크롬 막 제거단계First step: Chromium film removal step by cleaning and sanding

산업현장에서 기계부품으로 사용되는 캠, 클러치, 슬라이드 코어, 인서트, 코어 핀, 슬리브 등과 같은 부품을 가공 및 연마한 후 표면에 묻은 유분 및 이물질을 세정작업으로 제거한다.After processing and polishing parts such as cams, clutches, slide cores, inserts, core pins, sleeves, etc., which are used as machine parts in industrial sites, oil and foreign substances on the surface are removed by cleaning.

상기와 같이 가공 연마된 부품을 세정작업 하더라도 부품의 표면에 형성된 크롬막은 제거되지 않으므로 샌딩을 이용하여 표면의 가공 크롬 막을 제거한다.The chromium film formed on the surface of the part is not removed even when the work-polished parts are cleaned as described above, so that the chromium film on the surface is removed by sanding.

제2공정: 질화로 챔버에 적재 및 가스주입단계Step 2: Loading and gas injection into the nitriding chamber

상기 표면을 샌딩을 이용하여 크롬 막을 제거한 후에는 공작물을 질화로의 챔버에 적재한다.After removing the chrome film by sanding the surface, the workpiece is loaded into the chamber of the nitriding furnace.

상기 공작물(부품)이 적재된 질화로 챔버에 1차 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 질화처리 가스를 주입한다.The nitriding treatment gas is injected at a ratio of primary ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 into the nitriding chamber loaded with the workpiece (part).

이때 가공물이 적재되는 질화로는 내측에는 챔버를 이루고, 질화로 몸체는 이중 벽 구조인 자켓으로 이루어져 내벽과 외벽 사이에 챔버를 간접 가열할 수 있도록 히터가 설치되어 있다.At this time, the nitriding furnace in which the workpiece is loaded forms a chamber inside, and the nitriding furnace body is formed of a jacket having a double wall structure, and a heater is installed to indirectly heat the chamber between the inner and outer walls.

또한 가스 주입은 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1 / 이산화탄소(CO2) 0.1 / 질소(N2) 8 : 산소(O2)2 의 비율로 단계별로 가스를 주입하게 되는데 이의 주입 비율은 질화로를 컨트롤하는 일측 제어판에 설치된 각각의 계기를 통하여 식별할 수 있으며, 각각의 가스 혼합비율은 자동으로 제어할 수 있도록 시스템이 구성된다.In addition, the gas is injected in stages at a ratio of ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 / carbon dioxide (CO 2 ) 0.1 / nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2. The ratio can be identified through each instrument installed on one side control panel controlling the nitriding furnace, and the system is configured so that each gas mixing ratio can be automatically controlled.

또한 질화로를 가열하기 위한 전기 히터 온도 제어기 및 가스주입 시간 제어 역시 시스템 상으로 조절되며 이는 통상적인 전기 전자 제어장치를 이용하여 실시한다.In addition, the electric heater temperature controller and the gas injection time control for heating the nitriding furnace are also regulated on the system, which is performed using a conventional electric and electronic control device.

본 발명에서 주입되는 가스는 챔버의 공간 100 중량%에 대하여 암모니아와 질소가 균등혼합된 40중량%로 주입된다.The gas injected in the present invention is injected at 40% by weight of ammonia and nitrogen evenly mixed with respect to 100% by weight of the space in the chamber.

제3공정: 공작물에 질화 및 산화피 막층 형성3rd process: nitriding and forming an oxide layer on the workpiece

상기 가스를 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 주입한 후 처음 120분간 서서히 520℃까지 올린 후 챔버의 총 수용 공간 100 중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입한 후 300분간 520℃를 유지하여 질화를 실시한다.After injecting the gas at a ratio of ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1, gradually raise it to 520°C for the first 120 minutes, and then add 0.8 wt% of carbon dioxide (CO 2 ) to 100 wt% of the total receiving space in the chamber. After injection, nitriding is performed by maintaining 520°C for 300 minutes.

이때 질화단계를 실시한 후 520℃로 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성한다.At this time, after performing the nitridation step, after maintaining 300 minutes at 520°C, the gas was supplied at a ratio of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining at 520°C for 20 minutes, and the oxide film (Fe 3 O 4 ) A layer is formed.

즉 본 발명은 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 단계에서 질화를 300분간 실시한 후 500℃∼550℃로 유지한 상태에서 질화로 수용공간 100중량대비 질소(N2) 80중량%: 산소(O2)20중량%로 혼합한 혼합가스 40중량%를 공급하여 20분간 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성한다.That is, the present invention jilhwaro receiving space 100 compared to nitrogen (N 2) 80% by weight while maintaining a 500 ℃ ~550 ℃ conducted after 300 minutes and nitrided in the step of forming the oxide films (Fe 3 O 4) layer state: oxygen (O 2 ) 40% by weight of the mixed gas at 20% by weight is supplied and oxynitrided for 20 minutes to form an oxide film (Fe 3 O 4 ) layer.

상기 20분간 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성시의 온도는 바람직하게 520℃를 유지하면서 20분간 실시한다.The temperature at the time of forming the oxide film (Fe 3 O 4 ) layer by oxynitriding for 20 minutes is preferably performed for 20 minutes while maintaining 520°C.

상기 산질화 후 120분간 서서히 냉각시켜 100℃ 이하로 냉각시킨 다음 공작물을 질화로에서 꺼내는 단계로 이루어진다.After the oxynitriding, the mixture is gradually cooled for 120 minutes, cooled to 100° C. or less, and then removed from the nitriding furnace.

또한 본 발명의 다른 실시 예로서, 산질화피막층 단계는 1차 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 질화로에 주입하고 120분간 서서히 500℃∼550℃까지 올리고, 2차 질화로 내의 총 수용 공간 100중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입여 300분간 500℃∼550℃를 유지하면서 질화를 실시하고, 3차 질화를 실시 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)의 비율로 가스를 공급하여 20분간 500℃∼550℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 방법으로 가공물 표면의 열처리 산질화 방법을 실시할 수 있다.In addition, as another embodiment of the present invention, the oxynitride coating layer step is injected into the nitriding furnace at a ratio of primary ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 and gradually raised to 500° C. to 550° C. for 120 minutes, and the secondary nitriding furnace 0.8% by weight of carbon dioxide (CO 2 ) was injected to 100% by weight of the total receiving space in the interior to perform nitridation while maintaining 500°C to 550°C for 300 minutes, and then performing third nitration to maintain nitrogen for 300 minutes and then nitrogen (N 2 ) 8: A method of forming a layer of oxide film (Fe 3 O 4 ) by supplying a gas at a ratio of oxygen (O 2 ) and oxidizing while maintaining 500° C. to 550° C. for 20 minutes. Can be implemented.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 공작물을 질화 및 산질화 하기 위한 공정을 간략히 살펴보면, The present invention made in this way briefly looks at the process for nitriding and oxynitriding the workpiece,

① 1차 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 가스를 주입한 후 120분간 서서히 520℃까지 올린다.① Primary ammonia (NH 3 ) 1: Nitrogen (N 2 ) 1 The gas is injected at a rate of 1 minute and then gradually raised to 520°C for 120 minutes.

② 상기 520℃까지 올린 후에는 챔버 총 수용공간 100중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입한 후 300분간 520℃를 유지한다.② After raising to 520°C, 0.8% by weight of carbon dioxide (CO 2 ) is injected to 100% by weight of the total receiving space of the chamber, and then maintained at 520°C for 300 minutes.

③ 상기 520℃에서 300분간 질화를 실시한 후 질소(N2) 8: 산소(O2) 2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성한다.③ After nitriding at 520° C. for 300 minutes, the gas is supplied at a rate of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining 520° C. for 20 minutes, and the oxide film (Fe 3 O 4 ) layer To form.

④ 상기 20분간 산질화 후 120분간 서서히 냉각시켜 100℃ 이하로 냉각시킨 다음 공작물을 질화로에서 꺼내는 단계로 이루어진다.④ After 20 minutes of oxynitriding, it is gradually cooled for 120 minutes, cooled to below 100℃, and then the work is taken out of the nitriding furnace.

이와 같이 된 본 발명은 질화로 내부에 기체물질을 넣어 질화가 진행됨으로서 질화 진행시 일정 압력이 가해지므로 냉각홀 내부에 질화층에 형성되어 산질화가 기루어진다. In the present invention, as the gas material is put into the nitriding furnace, nitridation proceeds, so that a certain pressure is applied during the nitriding, so that it is formed in the nitriding layer inside the cooling hole, and oxynitridation occurs.

또한 본 발명은 상기 질화로에서 가스에 의한 질화가 진행된 후 산질화가 이루어지는 것으로 산질화된 부품(가공물)의 질화층 깊이는 200㎛∼400㎛이며, 산화층 깊이는 2㎛∼3㎛이고, 화합물층깊이는 8㎛∼10㎛으로 형성된다.In addition, in the present invention, the nitriding layer depth of the oxynitrided component (workpiece) is 200 µm to 400 µm, the oxidizing layer depth is 2 µm to 3 µm, and the compound layer depth is performed by nitriding by gas in the nitriding furnace. Is formed from 8 μm to 10 μm.

상기 본 발명의 산질화 방법에 의해 실시된 각각의 부품 산질화 시편의 검사 결과를 살펴보면 아래의 표1과 같은 결과가 나타나고 있음을 알 수 있다. Looking at the inspection results of each component oxynitride specimen carried out by the oxynitriding method of the present invention, it can be seen that the results are shown in Table 1 below.

Figure pat00001
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상기 표1에서 알 수 있는 바와 같이 모든 시편에서 모재경도 Hrc46±1, 표면경도 Hv1000이상, 산화층 깊이 1.5㎛이상, 화합물층 깊이 8㎛이상, 질화 층 깊이 100㎛이상으로 나타났다.As can be seen from Table 1, all specimens had a base material hardness of Hrc46±1, a surface hardness of Hv1000 or higher, an oxide layer depth of 1.5 µm or higher, a compound layer depth of 8 µm or higher, and a nitride layer depth of 100 µm or higher.

이하 본 발명의 첨부도면에 의거하면 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described.

도1은 본 발명에 따른 실시 예로서 공작물을 산질화하는 공정 순서도를 나타낸 것으로서, ① 가공물 준비단계, 산질화를 실시하기 위해 가공된 가공물의 외면을 연마를 실시하여 가공물의 가공을 완료한다.1 is an exemplary embodiment according to the present invention, showing a process flow diagram of oxynitriding a workpiece, ① a workpiece preparation step, polishing the outer surface of the workpiece to be oxynitrided to complete the processing of the workpiece.

② 세정단계, 가공이 완료된 가공물은 외면에 유분 등 이물질이 묻어 있는 관계로 이 를 세정하여 외면에 묻은 유분과 이물질을 완전히 제거한다.② In the cleaning step, the finished work is cleaned of foreign matter such as oil on the outer surface, so it is cleaned to completely remove the oil and foreign matter on the outer surface.

③ 샌딩단계, 샌딩으로 가공물의 가공표면에 형성된 크롬막을 제거함으로서 질화가스가 균일하게 들어감으로 질화층이 균일하게 형성된다. ③ Sanding step, by removing the chromium film formed on the processing surface of the workpiece by sanding, the nitride layer is uniformly formed by uniformly entering the nitriding gas.

④ 질화로에 제품적재 단계 및 질화로 장입단계, 상기에서 크롬막이 제거된 가공물을 산질화하기 위해 질화로의 가공물 받침대에 나열시켜 질화로 내에 장입한 다음 질화를 위한 가스를 주입하는 동시에 히터를 작동시켜 질화로를 가열한다.④ Product loading step in nitriding furnace and charging step in nitriding furnace, in order to oxidize the workpiece with the chromium film removed from the above, it is placed on the processing base of the nitriding furnace, charged into the nitriding furnace, and then injected with gas for nitriding, while operating the heater to heat the nitriding furnace do.

⑤ 산질화층 형성 및 가공물(제 품)추출 단계, 가공물을 장입한 후에는 질화로를 히터로 가열하고, 질화로 내에 질화를 위한 가스를 주입하게 되는데, 1차 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 주입하고, 그 다음 2차로 처음 120분간 서서히 520℃까지 올린 후 챔버의 총 수용 공간 100 중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입하고, 300분간 520℃를 유지하여 질화를 실시하고, 3차로 520℃로 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성한 다음 질화로에서 산질화가 완료된 가공물을 질화로에서 추출하는 것으로 완료된다.⑤ After forming the oxynitride layer and extracting the processed product (product), after loading the processed product, the nitriding furnace is heated with a heater and gas for nitriding is injected into the nitriding furnace. Primary ammonia (NH 3 ) 1: Nitrogen (N 2 ) After injecting at a ratio of 1, and then gradually raising it to 520°C for the first 120 minutes as the second time , 0.8% by weight of carbon dioxide (CO 2 ) was injected to 100% by weight of the total space in the chamber, and maintained at 520°C for 300 minutes. After nitriding and maintaining 300 minutes at 520°C for the third time, the gas was supplied at a rate of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining at 520°C for 20 minutes. After forming the Fe 3 O 4 ) layer, the oxynitride-finished workpiece is completed in a nitriding furnace and extracted from the nitriding furnace.

도2는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 산질화층을 내타낸 것으로서, 도2에서 알 수 있는 바와 같이 질화 층 깊이는 200㎛∼400㎛이고, 산화층 깊이는 2㎛∼3㎛이며, 화합물층 깊이는 8㎛∼10㎛으로 형성됨을 알 수 있다.Figure 2 shows the oxynitride layer formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, as can be seen in Figure 2, the nitride layer depth is 200㎛ to 400㎛, the oxide layer depth is 2㎛ to 3 It is found that the thickness of the compound layer is 8 μm to 10 μm.

도2와 같이 산질화 층이 형성될 경우 내식성과 내마모성, 내습동성이 향상됨으로 열간단조금형, 슬리브, TIP, 실린더, 스크류 등에 적용할 수 있다.When the oxynitride layer is formed as shown in FIG. 2, it can be applied to a hot forging mold, sleeve, TIP, cylinder, screw, etc. because of improved corrosion resistance, abrasion resistance, and moisture resistance.

도3은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화층이 형성된 공작물의 산질화 조직 확대도이고, 도4는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 산질화 조직층을 설명한 것으로서, 도3에서 알 수 있는 바와 같이 산질화 된 가공물은 그 조직에서 산화막(Fe3O4), 기공층(Porous), 백층(White Layer), 모재(Matrix)가 형성됨을 알 수 있다.Fig. 3 is an enlarged view of the oxynitriding structure of a workpiece in which the oxynitride layer is formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, and Fig. 4 illustrates the oxynitriding tissue layer formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention As can be seen in Figure 3, it can be seen that the oxynitride is formed of an oxide film (Fe 3 O 4 ), a porous layer, a white layer, and a matrix in the tissue.

이와 같이 가공물에 형성된 조직은 도4에서 알 수 있는 바와 같이 ①2∼3㎛으로 형성된 산화층(Fe3O4C)은 카본산화피막이 형성됨으로 내식성과 내소착성이 향상되며, ②3∼5㎛으로 산화막인 포러스층(Fe3O4)이 형성되어 윤활성 향상과 내식성이 향상되며, ③6∼10㎛의 백층(Fe2.3N)으로 질화물이 형성되어 내마모성, 내소착성, 내식성이 향상되며, ④80㎛이상의 확산층(Fe4N)이 형성되어 압축 잔류응력 형성 및 경도증가로 피로에 대한 강도가 향상되고 내마모성이 향상되며, ⑤ 350㎛이하 모재로 인하여 모재 고유의 강도와 인성, 연성이 유지됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, the structure formed in the workpiece is an oxide layer (Fe 3 O 4 C) formed of ① 2 to 3 μm, and a carbon oxide film is formed to improve corrosion resistance and seizure resistance. Phosphorus layer (Fe 3 O 4 ) is formed to improve lubricity and corrosion resistance, and a nitride is formed with a white layer (Fe 2.3 N) of 6 to 10 µm to improve wear resistance, seizure resistance, and corrosion resistance. Diffusion layer (Fe 4 N) is formed to increase the strength against fatigue and improve wear resistance by forming compressive residual stress and increasing hardness, and it can be seen that the inherent strength, toughness, and ductility of the base material are maintained due to the base material of 350 µm or less. .

도5는 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 시편 A의 산질화층의 경도 및 질화층 깊이를 나타낸 예시도로서, 도5는 기계 슬리브를 본 발명의 산질화 방법으로 처리한 실시 예로서 질화층 깊이가 200㎛∼400㎛로 형성됨으로 순질화후 산질화 적용시 질화층이 깊고 표면에 코팅막이 생겨 내마모성이 증가하여 가공물의 수명이 향상된다.Figure 5 is an exemplary view showing the hardness and depth of the nitride layer of the oxynitride layer of the specimen A formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, Figure 5 is an embodiment of the mechanical sleeve treated with the oxynitriding method of the present invention For example, since the depth of the nitride layer is 200 µm to 400 µm, when the nitridation is applied after pure nitridation, the nitride layer is deep and a coating film is formed on the surface to increase the wear resistance to improve the life of the workpiece.

도6은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 형성된 시편 B의 산질화층의 경도 및 질화 층 깊이를 나타낸 예시도로서, 도6은 금형슬리브를 본원 발명의 산질화 처리하여 질화표면경도 Hv100g900 이상, 확산층 깊이 100㎛ 이상으로 나타나고 있음을 보여주는 것이다.Figure 6 is an exemplary view showing the hardness and depth of the nitride layer of the oxynitride layer of the specimen B formed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, Figure 6 is the nitriding surface hardness by oxynitriding the mold sleeve of the present invention It shows that Hv100g900 or more and diffusion layer depth of 100 μm or more are shown.

도7은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화가 이루어진 공작물 홀 내부 산질화층을 나타낸 것으로서, 도7은 가공물의 호에 산질화가 형성되는 것을 테스트한 것으로서 400m 구간 홀 크기별로 산질화를 테스트한 것이다.Figure 7 shows the oxynitriding layer inside the workpiece hole where the oxynitridation is performed by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, Figure 7 is a test of the formation of oxynitride in the arc of the workpiece by 400m section hole size The oxynitride was tested.

이는 산질화 처리시 홀 내부에 산질화층이 형성되는지의 여부를 확인하는 것으로 가공물의 홀에 형성된 산질화층은 홀크기에 관계없이 홀 내부까지 형성되는 것을 알 수 있다.This confirms whether or not an oxynitride layer is formed inside the hole during the oxynitride treatment, and it can be seen that the oxynitride layer formed in the hole of the workpiece is formed up to the inside of the hole regardless of the hole size.

이는 본 발명의 산질화는 가스를 이용한 산질화 처리함으로 액체에 비하여 가스가 미세한 부분까지 침투하여 가공물의 표면뿐만 아니라 홀까지 양질의 산질화가 이루어짐을 알 수 있다.It can be seen that the oxynitriding treatment of the present invention results in high-quality oxynitridation of not only the surface of the workpiece, but also the hole, as the gas penetrates to a minute portion compared to the liquid by oxynitriding treatment using gas.

도8은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화가 된 시편을 소금물에 노출시켜 내식성을 측정한 그래프를 나타낸 것으로서, 가공물을 질화로에서 산징화 처리시 먼저 가스를 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 주입한 후 처음 120분간 서서히 520℃까지 올린 후 챔버의 총 수용 공간 100 중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입한 후 300분간 520℃를 유지하여 질화를 실시하고, 다시 후 520℃로 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하고, 산질화 후 120분간 서서히 냉각시켜 100℃ 이하로 냉각시키는 과정을 그래프로 나타낸 것이다.8 is a graph showing the corrosion resistance by exposing the specimen oxynitrided to the salt water by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention, when the workpiece is oxidized in a nitriding furnace, the gas is first ammonia (NH 3 ) 1: After injecting with nitrogen (N 2 ) 1, the temperature was gradually raised to 520°C for the first 120 minutes, and then 0.8520% of carbon dioxide (CO 2 ) was injected for 100% by weight of the total receiving space in the chamber, followed by 520°C for 300 minutes. After maintaining, nitridation is performed, and then, after holding for 300 minutes at 520° C., the gas is supplied at a rate of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining at 520° C. for 20 minutes. The process of forming a (Fe 3 O 4 ) layer, slowly cooling for 120 minutes after oxynitriding, and cooling to 100° C. or less is shown graphically.

도9는 본 발명의 소금물에 가공물 시편을 지속적으로 노출시켜 내식성을 측정한 시험그래프를 나타낸 것이며, 도10은 본 발명의 공작물 표면의 열처리 산질화 방법에 의해 산질화된 시편과 기존의 일반산질화 시편을 염수에 노출시켜 부식된 상태를 비교한 방청성능 시험결과를 나타낸 것이다. 9 shows a test graph measuring corrosion resistance by continuously exposing the specimen to the salt water of the present invention, and FIG. 10 shows the specimen oxynitrided by the heat treatment oxynitriding method of the workpiece surface of the present invention and the conventional general oxynitride It shows the results of anti-corrosion performance test comparing the corroded condition by exposing the specimen to salt water.

도9와 도10은 산질화처리된 가공물을 소금물(염수)을 이용하여 실험한 것으로 9는 농도 35%의 소금물에 시편을 지속적으로 노출시켜 내식성을 측정한 것으로 본 발명의 출원인이 실시한 산질화 시편(신기산질화)을 농도 35%의 소금물에서 800시간까지 내식성에 문제가 없었는데 반하여 일반산질화 처리된 시편은 200시간으로 상당한 차이를 갖는 것임을 알 수 있다.9 and 10 are experiments using the oxynitride-treated workpiece using salt water (salt water), and 9 is a measurement of corrosion resistance by continuously exposing the specimen to a concentration of 35% salt water. (Shingi oxynitride) was found to have a significant difference in the general oxynitride-treated specimens of 200 hours, while corrosion resistance was not affected by salt water at a concentration of 35% for up to 800 hours.

이를 더욱 구체적으로 살펴보기 위해 도10에 나타난 바와 같이 본원 발명의 산질화처리된 시편과 일반 산질화처리된 시편을 소금물에 노출시켰을 때 본 발명의 시편은 45일까지 아무런 변화가 없었으나, 일반 산질화 처리된 시편은 7일부터 발청이 시작되어 8일차 부터는 상당히 발청이 이루어졌음을 알 수 있다.In order to examine this in more detail, as shown in FIG. 10, when the oxynitride-treated specimen of the present invention and the general oxynitride-treated specimen were exposed to salt water, the specimen of the present invention did not change until 45 days, but the general acid It can be seen that the nitridated specimen started to rust from the 7th day, and the rusting was significantly started from the 8th day.

이와 같이 본원 발명의 암모니아(NH3), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 질소(N2)로 이루어진 가스를 이용하여 질화처리 함으로서 가공물의 내식성, 내마모성, 내습동성, 내소착성을 가지므로 내마찰과 표면경도가 향상되어 기계슬리브, 슬라이드코어, 가동다이, 슬라이더 홀드, 쿠랭크 인서트, 인서트, 코어핀의 부품에 적용하여 충격에 대한 강도와 표면의 높은 경도를 동시에 필요로 하는 가공물의 수명을 길게하여 경제적인 이득을 가질 수 있는 효과가 있다.As described above, by using a gas composed of ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), and nitrogen (N 2 ) of the present invention, nitriding treatment is used to improve the corrosion resistance, abrasion resistance, moisture resistance, and seizure resistance of the workpiece. Since it has improved friction and surface hardness, it is applied to parts of machine sleeves, slide cores, movable dies, slider hold, curank inserts, inserts, and core pins, and it is a work piece that requires high strength against impact and high hardness of the surface at the same time. It has the effect of prolonging the lifespan and having economic benefits.

Claims (3)

가공된 가공물의 표면에 묻은 유분 및 이물질을 세정으로 제거하고 샌딩을 이용하여 표면의 가공 크롬 막을 제거하는 단계;
상기 표면의 가공 크롬 막을 제거한 후에는 가공물을 질화로의 챔버에 적재하는 단계;
상기 공작물이 적재된 질화로 챔버에 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 주입하는 단계;
상기 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 질화로에 주입한 후 처음 120분간 서서히 520℃까지 올리고, 300분간 520℃를 유지하여 질화하는 단계;
상기 520℃까지 올린 후 질화로 내의 총 수용 공간 100 중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입한 후 300분간 520℃를 유지하여 질화를 실시하는 단계;
상기 질화를 실시한 후 520℃로 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2)2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 520℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 단계;
상기 20분간 520℃를 유지하면서 산질화 후 120분간 서서히 냉각시켜 100℃ 이하로 냉각시킨 다음 가공물을 질화로에서 꺼내는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 가공물 표면의 열처리 산질화 방법.
Removing oil and foreign substances on the surface of the processed workpiece by cleaning and removing the processed chromium film on the surface using sanding;
After removing the processed chromium film on the surface, loading the workpiece into the chamber of the nitriding furnace;
Injecting ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 into the nitriding chamber loaded with the workpiece;
The ammonia (NH 3 ) 1: Nitrogen (N 2 ) 1 After injecting into the nitrifying furnace, gradually raising the temperature to 520°C for the first 120 minutes, and nitriding by maintaining 520°C for 300 minutes;
Raising the temperature to 520° C. and injecting 0.8% by weight of carbon dioxide (CO 2 ) relative to 100% by weight of the total receiving space in the nitriding furnace, and then maintaining 520°C for 300 minutes to perform nitriding;
After performing the nitridation, after maintaining 300 minutes at 520° C., the gas was supplied at a ratio of nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) 2 to oxynitride while maintaining at 520° C. for 20 minutes, and the oxide film (Fe 3 O 4 ) forming a layer;
The method of heat treatment oxynitriding of the surface of a workpiece is characterized in that it consists of a step of taking oxynitride while maintaining at 520°C for 20 minutes, gradually cooling for 120 minutes, cooling to 100°C or less, and then taking the workpiece out of the nitriding furnace.
제1항에 있어서,
상기 산화피막층을 형성하는 단계는 질화를 300분간 실시한 후 500℃∼550℃로 유지한 상태에서 질화로 수용공간 100중량대비 질소(N2) 80중량%: 산소(O2) 20중량%로 혼합한 혼합가스 40중량%를 공급하고 20분간 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공물 표면의 열처리 산질화 방법.
According to claim 1,
In the step of forming the oxide layer, nitriding is performed for 300 minutes and then maintained at 500° C. to 550° C. to 80% by weight of nitrogen (N 2 ) compared to 100% by weight of the nitriding furnace space: 20% by weight of oxygen (O 2 ) A method of heat-treating oxynitride on a surface of a workpiece characterized by forming an oxide film (Fe 3 O 4 ) layer by supplying 40% by weight of a mixed gas and oxynitriding for 20 minutes.
제1항에 있어서,
상기 산질화피막층 단계는 1차 암모니아(NH3) 1: 질소(N2) 1의 비율로 질화로에 주입하고 120분간 서서히 500℃∼550℃까지 올리고, 2차 질화로 내의 총 수용 공간 100중량%에 대하여 이산화탄소(CO2) 0.8중량%를 주입하여 300분간 500℃∼550℃를 유지하면서 질화를 실시하고, 3차 질화를 실시 300분을 유지한 후 질소(N2) 8: 산소(O2) 2의 비율로 가스를 공급하여 20분간 500℃∼550℃를 유지하면서 산질화하여 산화피막(Fe3O4)층을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공물 표면의 열처리 산질화 방법.
According to claim 1,
The step of the oxynitride coating layer is injected into the nitrification furnace at a ratio of primary ammonia (NH 3 ) 1: nitrogen (N 2 ) 1 and gradually raised to 500° C. to 550° C. for 120 minutes, to 100 wt% of the total receiving space in the secondary nitrification furnace. With respect to carbon dioxide (CO 2 ), 0.8% by weight is injected to perform nitridation while maintaining 500° C. to 550° C. for 300 minutes, followed by tertiary nitration to maintain 300 minutes, followed by nitrogen (N 2 ) 8: oxygen (O 2 ) A method of heat-treating oxynitriding of a surface of a workpiece, characterized by forming an oxide film (Fe 3 O 4 ) layer by supplying a gas at a ratio of 2 to oxynitride while maintaining 500° C. to 550° C. for 20 minutes.
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