KR20230135712A - Surface treatment method of mold for hot stamping mold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 부품인 센타필라(center pillar) 보강대, 루프사이드(roof side) 보강대, 실사이드(sill side) 보강대 등의 자동차 부품을 성형하는 핫스탬핑(hot stamping) 금형의 표면 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a hot stamping mold for forming automobile parts such as center pillar reinforcement, roof side reinforcement, and sill side reinforcement. will be.
일반적으로 핫스탬핑 공정은 가열/성형/냉각/트림으로 이루어지며 공정 중 소재의 상변태 및 미세 조직의 변화를 이용하는 것으로, 이는 절단된 원소재(철판)를 고온으로 달군 후에 금형으로 성형함과 동시에 그 금형에 냉각(cooling) 효과를 주어 원소재의 온도를 급격하게 낮추는 ??칭(quenching) 효과를 통해 원소재의 강도를 원래보다 2∼3배 이상으로 향상시키는 것이다.In general, the hot stamping process consists of heating/forming/cooling/trimming and utilizes the phase transformation and microstructure changes of the material during the process. This involves heating the cut raw material (steel plate) to a high temperature and forming it into a mold at the same time. Through the quenching effect, which rapidly lowers the temperature of the raw material by giving a cooling effect to the mold, the strength of the raw material is improved to 2 to 3 times more than the original.
즉, 핫스탬핑 가공시 고온으로 철판을 가열하므로 철판의 성질이 매우 부드러워지고 늘어나는 성질이 탁월해져서, 철판의 초고강도를 확보함과 동시에 우수한 성형성으로 원하는 초고강도의 자동차 부품을 제조할 수 있는 것이다.In other words, since the steel plate is heated to a high temperature during hot stamping processing, the properties of the steel plate become very soft and the stretchability becomes excellent, thereby ensuring ultra-high strength of the steel plate and at the same time producing the desired ultra-high-strength automobile parts with excellent formability. .
그러나, 종래 핫스탬핑 공정에서 이용되는 금형을 통해 초고강도의 자동차 부품 성형시, 상기 금형 표면에는 산화물 스케일 및 탈탄이 발생하게 되면서, 상기 핫스탬핑 금형을 통한 자동차 부품을 성형시 상기 산화물 스케일이 성형물과 금형 사이의 접촉 계면 상태에 영향을 미칠 수 밖에 없고, 이는 금형과 성형물 사이의 접촉 열전달 계수를 감소시킬 뿐만 아니라, 금형과 성형물 사이의 소착으로 인한 마찰 계수를 증가시키는 문제가 있다.However, when molding ultra-high-strength automobile parts through a mold used in a conventional hot stamping process, oxide scale and decarburization occur on the mold surface, and when molding automobile parts through the hot stamping mold, the oxide scale is formed on the molded product. It inevitably affects the contact interface state between the mold, which not only reduces the contact heat transfer coefficient between the mold and the molding, but also increases the friction coefficient due to seizure between the mold and the molding.
즉, 상기 핫스탬핑 금형을 통해 초고강도의 자동차 부품을 스탬핑할 때, 탈착된 산화물 스케일이 금형의 표면을 마모시키면서, 핫스탬핑 금형을 이용한 초고강도 자동차 부품의 성형물 형성시 그 품질 및 수명에 영향을 미치는 문제점이 있었다.That is, when stamping ultra-high-strength automobile parts through the hot stamping mold, the desorbed oxide scale wears the surface of the mold, affecting the quality and lifespan of the molded product of ultra-high-strength automobile parts using the hot stamping mold. There was a problem with this.
이에 종래에는 핫스탬핑된 금형의 표면은 산화물층 제거를 위해 숏-피닝하거나(shot-peened) 산세되어야 하고, 이어서 자동차가 조립되고 페인팅 처리가 이루어져야 하지만, 이는 핫스탬핑의 비용을 크게 높일 뿐만 아니라, 숏 피닝은 부품의 잔류 응력의 방출로 인한 변형을 유발하여 결과적으로 자동차의 조립 정확도의 감소를 초래하고, 산세 처리는 심각한 환경 문제를 유발하며, 핫스탬핑 금형의 수소 유도 취화의 위험을 증가시키며, 동시에 자동차 부품은 일반적으로 특정 정도의 내식성을 가질 것이 요구될 수 밖에 없고, 이에 핫스탬핑을 위한 코팅된 금형의 개발이 핫스탬핑 기술의 개발을 위해서 긴급히 필요할 수 밖에 없는 것이다.Accordingly, conventionally, the surface of the hot stamped mold must be shot-peened or pickled to remove the oxide layer, and then the car must be assembled and painted. However, this not only significantly increases the cost of hot stamping, Shot peening causes deformation due to the release of residual stress in the part, resulting in a decrease in the assembly accuracy of automobiles, pickling treatment causes serious environmental problems, increases the risk of hydrogen-induced embrittlement of hot stamping molds, At the same time, automobile parts are generally required to have a certain degree of corrosion resistance, so the development of coated molds for hot stamping is urgently needed for the development of hot stamping technology.
그러나, 자동차 부품으로 제작되는 고장력 철판의 경우 그 표면에는 도금막(예; 아연 등)이 형성되어 있는 관계로, 이를 핫스탬핑 금형을 이용하여 성형시, 상기 고장력 철판의 표면 도금막이 핫스탬핑 금형의 표면에 오염원의 하나로 소착되면서, 이로 인해 성형되는 자동차 부품의 표면에 스크래치가 발생하고 불량율이 증가됨은 물론, 핫스탬핑 금형의 사용 수명의 저하되는 문제점이 있었다.However, in the case of high-strength steel plates manufactured as automobile parts, a plating film (e.g., zinc, etc.) is formed on the surface, so when forming it using a hot stamping mold, the surface plating film of the high-strength steel plate is exposed to the hot stamping mold. As it is deposited on the surface as a source of contamination, scratches occur on the surface of the molded automobile parts, the defect rate increases, and the service life of the hot stamping mold is reduced.
이에 종래에는 상기와 같이 핫스탬핑 금형의 표면에 소착되는 오염원을 브러시 작업이나 사포로 문질러서 제거하도록 하였지만, 이 경우 핫스탬핑 금형 표면이 깍여 나가면서 핫스탬핑 금형의 표면 형상 변형이 발생하고, 이로인해 핫스탬핑 금형으로 성형되는 자동차 부품의 형상이 변하든가 치수가 변하게 되는 문제점이 발생하였던 것이다.Accordingly, in the past, contaminants adhering to the surface of the hot stamping mold were removed by brushing or rubbing with sandpaper as described above. However, in this case, as the surface of the hot stamping mold is chipped away, the surface shape of the hot stamping mold is deformed, which causes hot stamping. A problem arose in which the shape or dimensions of automobile parts molded using stamping molds changed.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 초가공도의 자동차 부품을 성형하는 핫스탬핑 금형의 표면에 내소착성과 내열성이 우수한 소재를 이용하여 진공증착 방식으로 코팅막을 형성함으로써, 고장력 철판의 표면 도금막이 핫스탬핑 금형의 표면에 소착되어 이를 브러시 등의 작업으로 제거시 소착된 오염원만 제거되고 핫스탬핑 금형의 표면 코팅막은 손상되지 않도록 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리방법을 제공하려는 것이다.The problem that the present invention aims to solve is to form a coating film using a vacuum deposition method using a material with excellent adhesion resistance and heat resistance on the surface of a hot stamping mold for forming ultra-processed automobile parts, so that the surface plating film of a high-strength steel plate can be hot stamped. The purpose is to provide a surface treatment method for a hot stamping mold that adheres to the surface of the mold, and when it is removed with a brush, etc., only the adhered contaminants are removed and the surface coating film of the hot stamping mold is not damaged.
본 발명의 과제 해결 수단인 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법은, 자동차 부품 성형을 위한 핫스탬핑 금형의 외관과 경도를 검사하는 입고 검사의 제 1 공정; 상기 제 1 공정 이후에 황삭, 중삭, 정삭, 폴리싱 순서의 1차 표면 광택으로 표면 조도를 1차 개선하는 래핑/폴리싱의 제 2 공정; 상기 제 2 공정 이후에 핫스탬핑 금형의 홀부위와 탭가공부를 세척 후 초음파 세정을 진행하여 표면 오염물을 제거하는 세척의 제 3 공정; 상기 제 3 공정 이후에 표면 오염원이 제거된 핫스탬핑 금형을 치구에 고정하는 제 4 공정; 상기 제 4 공정으로부터 치구에 고정된 핫스탬핑 금형의 표면에 코팅막을 코팅하는 제 5 공정; 상기 제 5 공정으로부터 코팅된 코팅막을 다이아몬드 컴파운드를 이용한 표면 광택으로 표면 조도를 개선하는 폴리싱의 제 6 공정; 및, 상기 제 6 공정 이후에 외관 검사를 통해 코팅막의 박리 현상을 검사하고, 시편에 대한 두께와 밀착력을 검사하는 출고 검사의 제 7 공정; 을 포함하는 것이다.The surface treatment method of a hot stamping mold, which is a means of solving the problem of the present invention, includes a first step of receiving inspection to inspect the appearance and hardness of the hot stamping mold for molding automobile parts; After the first process, a second process of lapping/polishing to first improve surface roughness by first surface gloss in the order of roughing, semi-machining, finishing, and polishing; A third cleaning process of cleaning the hole area and the tab processing part of the hot stamping mold after the second process and performing ultrasonic cleaning to remove surface contaminants; A fourth process of fixing the hot stamping mold from which surface contamination has been removed after the third process to a fixture; A fifth step of coating a coating film on the surface of the hot stamping mold fixed to the fixture from the fourth step; A sixth process of polishing the coating film coated from the fifth process to improve surface roughness by polishing the surface using a diamond compound; And, after the sixth process, a seventh process of factory inspection of inspecting the peeling phenomenon of the coating film through an external inspection and inspecting the thickness and adhesion to the specimen; It includes.
또한, 상기 핫스탬핑 금형으로 자동차 부품 성형 이후에 상기 핫스탬핑 금형을 재용사용시, 상기 제 1 공정과 상기 제 2 공정 사이에는 약품을 이용하여 코팅막을 박리시키거나 미세 파우더를 이용한 샌드블라스트를 통해 상기 제 5 공정에 의해 코팅되는 상기 코팅막을 분리시키는 코팅 박리의 제 8 공정; 및, 상기 제 8 공정으로부터 코팅막이 분리된 핫스탬핑 금형의 표면 오염원을 제거하는 세척의 제 9 공정; 을 더 포함하는 것이다.In addition, when re-using the hot stamping mold after molding automobile parts with the hot stamping mold, the coating film is peeled off using chemicals between the first process and the second process, or the coating film is sandblasted using fine powder. An eighth process of coating peeling to separate the coating film coated by the fifth process; And, a ninth process of cleaning to remove surface contaminants of the hot stamping mold from which the coating film was separated from the eighth process; It further includes.
또한, 상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이에는 핫스탬핑 금형에 용접부가 있으면, 상기 용접부는 진공로에서 탈가스를 진행하는 탈가스의 제 10 공정; 을 더 포함하는 것이다. In addition, if there is a weld in the hot stamping mold between the third process and the fourth process, a tenth degassing process in which the weld is degassed in a vacuum furnace; It further includes.
또한, 상기 제 8 공정의 코팅 박리는, Al2O3 #120-220 미세 파우더를 이용하여 상기 핫스탬핑 금형의 표면을 샌딩하는 것이다.Additionally, the coating peeling in the eighth process involves sanding the surface of the hot stamping mold using Al 2 O 3 #120-220 fine powder.
또한, 상기 제 5 공정의 코팅은, 세척된 핫스탬핑 금형을 진공챔버내에 투입 후 초기 진공도를 설정하는 공정; 상기 핫스탬핑 금형의 온도 분포를 균일하게 하기 위해 상기 진공챔버 내부를 소정의 온도로 가열시키는 공정; 상기 진공챔버의 진공 상태에서 Ar과 H2 가스를 사용하여 플라즈마 상태에서 핫스탬핑 금형 표면의 스퍼터 클리닝하는 공정; 증착하고자 하는 코팅요소를 가스와 결합시키면서 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 증착하여 코팅막을 형성시키는 공정; 상기 코팅막의 산화를 방지시키도록 상기 코팅막이 형성되는 상기 핫스탬핑 금형을 냉각시키는 공정; 을 포함하는 것이다.In addition, the coating in the fifth process includes setting the initial vacuum degree after putting the cleaned hot stamping mold into the vacuum chamber; A process of heating the inside of the vacuum chamber to a predetermined temperature to make the temperature distribution of the hot stamping mold uniform; A process of sputter cleaning the surface of a hot stamping mold in a plasma state using Ar and H 2 gas in a vacuum state of the vacuum chamber; A process of forming a coating film by depositing it on the surface of the hot stamping mold while combining the coating element to be deposited with gas; A process of cooling the hot stamping mold in which the coating film is formed to prevent oxidation of the coating film; It includes.
또한, 상기 코팅 요소는, AlCr계, AlCrXN계, AlCrXXN계, CrN계, Cr계를 포함하는 것이다.Additionally, the coating elements include AlCr-based, AlCrXN-based, AlCrXXN-based, CrN-based, and Cr-based.
또한, 상기 AlCrXN계의 상기 X는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 보른(B) 또는 실리콘(Si)인 것이다.In addition, the X of the AlCrXN series is born (B) or silicon (Si), which reinforces the heat resistance of the coating film.
또한, 상기 AlCrXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막에 대한 내열성과 내소착성을 보강하는 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)인 것이다.In addition, the XX of the AlCrXXN series is silicon (Si) or born (B) and carbon (C) that reinforce heat resistance and sticking resistance to the coating film.
또한, 상기 코팅막은, 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Cr과 N2 가스를 이용하여 증착되는 CrN 박막의 버퍼층; 상기 CrN 박막의 버퍼층 위에 증착되는 것으로, 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN과 CrN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 및 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN 나노멀티 구조의 박막층; 상기 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN 나노멀티 구조의 박막층 위에 증착되는 것으로, 고경도 내열성을 가지도록 AlCr과 N2 가스를 이용하여 증착되는 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층; 및, 상기 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층 위에 증착되는 것으로, 내소착성을 가지도록 AlCr과 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 증착되는 AlCrCN 또는 AlCrBCN 또는 AlCrSiCN 박막층; 을 포함하는 것이다.In addition, the coating film includes a buffer layer of a CrN thin film deposited using Cr and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold; It is deposited on the buffer layer of the CrN thin film, and is made by stacking about 130 layers of AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN and CrN with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress, and AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN Nano multi-structured thin film layer; An AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN thin film layer deposited on the AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN nano-multi-structure thin film layer, and deposited using AlCr and N 2 gas to have high hardness and heat resistance; and an AlCrCN, AlCrBCN, or AlCrSiCN thin film layer deposited on the AlCrN, AlCrBN, or AlCrSiN thin film layer, and deposited using AlCr, N 2 gas, and C 2 H 2 to have seizure resistance; It includes.
또한, 상기 보른(B)은 AlCrBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15 중량%로 포함되는 것이다.In addition, the Born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on 100% by weight of the AlCrBN component.
또한, 상기 실리콘(Si)은 AlCrSiN계의 성분비 100 중량%에 대하여 15∼25중량%로 포함되는 것이다.In addition, the silicon (Si) is contained in an amount of 15 to 25% by weight based on 100% by weight of the AlCrSiN-based component ratio.
또한, 상기 코팅 요소는, AlTi계, AlTiXN계, AlTiXXN계, TiN계, Ti계를 포함하는 것이다.Additionally, the coating elements include AlTi-based, AlTiXN-based, AlTiXXN-based, TiN-based, and Ti-based.
또한, 상기 AlTiXN계의 상기 X는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 보른(B) 또는 실리콘(Si)인 것이다.In addition, the X of the AlTiXN series is born (B) or silicon (Si), which reinforces the heat resistance of the coating film.
또한, 상기 AlTiXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막에 대한 내열성과 내소착성을 보강하는 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)인 것이다.In addition, the XX of the AlTiXXN series is silicon (Si) or born (B) and carbon (C) that reinforce heat resistance and sticking resistance to the coating film.
또한, 상기 코팅막은, 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Ti와 N2 가스를 이용하여 증착되는 TiN 박막의 버퍼층; 상기 TiN 박막의 버퍼층 위에 증착되는 것으로, 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN과 TiN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 AlTiN+TiN 또는 AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층; 상기 AlTiN+TiN 또는AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층 위에 증착되는 것으로, 고경도 내열성을 가지도록 AlTi와 N2 가스를 이용하여 증착되는 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층; 및, 상기 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층 위에 증착되는 것으로, 내소착성을 가지도록 AlTi과 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 증착되는 AlTiCN 또는 AlTiBCN 또는 AlTiSiCN 박막층; 을 포함하는 것이다.In addition, the coating film includes a buffer layer of a TiN thin film deposited using Ti and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold; AlTiN+TiN or AlTiBN+TiN or AlTiSiN+TiN nano, which is deposited on the buffer layer of the TiN thin film and is made up of about 130 layers of AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN and TiN with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress. Multi-structured thin film layer; An AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN thin film layer deposited on the AlTiN+TiN or AlTiBN+TiN or AlTiSiN+TiN nano-multi-structure thin film layer, and deposited using AlTi and N 2 gas to have high hardness and heat resistance; And, an AlTiCN or AlTiBCN or AlTiSiCN thin film layer deposited on the AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN thin film layer using AlTi, N 2 gas and C 2 H 2 to have seizure resistance; It includes.
또한, 상기 보른(B)은 AlTiBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15 중량%로 포함되는 것이다.In addition, the Born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on 100% by weight of the AlTiBN component.
또한, 상기 실리콘(Si)은 AlTiSiN계의 성분비 100 중량%에 대하여 15∼25중량%로 포함되는 것이다.In addition, the silicon (Si) is contained in an amount of 15 to 25% by weight based on 100% by weight of the AlTiSiN-based component ratio.
또한, 상기 제 10 공정에는 자동차 부품 성형 과정에서 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 오염원이 소착시, 상기 오염원을 스틸 브러쉬 작업 또는 #400~600 사포를 통해 제거하는 공정을 더 포함하는 것이다.In addition, the tenth process further includes a process of removing the contaminants through steel brushing or #400-600 sandpaper when contaminants adhere to the surface of the hot stamping mold during the automobile part molding process.
이와 같이, 본 발명은 초고강도의 자동차 부품을 성형하는 핫스탬핑 금형의 표면에 내소착성과 내열성이 우수한 소재를 이용하여 증착 방식으로 코팅막을 형성하는 것이고, 이를 통해 성형 대상물인 고장력 철판의 표면 도금막이 핫스탬핑 금형의 표면에 소착되어 이를 브러시 등의 작업으로 제거시 소착된 오염원만 제거되고 핫스탬핑 금형의 표면 코팅막은 손상되지 않도록 하면서, 초고강도의 자동차 부품에 대한 성형 효율성을 높이는 효과를 기대할 수 있는 것이다.As such, the present invention is to form a coating film by deposition using a material with excellent adhesion resistance and heat resistance on the surface of a hot stamping mold for forming ultra-high-strength automobile parts, and through this, the surface plating film of the high-strength steel plate, which is the molding object, is formed. It adheres to the surface of the hot stamping mold, and when removed with a brush, only the adhered contaminants are removed and the surface coating film of the hot stamping mold is not damaged, and the effect of increasing molding efficiency for ultra-high-strength automobile parts can be expected. will be.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시예로 초기 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법을 보인 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예로 핫스탬핑 금형의 표면에 코팅막이 코팅된 구조를 보인 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로 재사용된 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법을 보인 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예로 코팅막이 없어 스크래치가 발생한 자동차 부품과 코팅막이 있어 스크래치가 발생하지 않은 자동차 부품의 실제 사진 도표.1 is a flow chart showing a surface treatment method of an initial hot stamping mold according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional schematic diagram showing a structure in which a coating film is coated on the surface of a hot stamping mold according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing a surface treatment method of a reused hot stamping mold in another embodiment of the present invention.
Figure 4 is an actual photographic diagram of an automobile part in which scratches occurred due to the absence of a coating film and an automobile part in which no scratches occurred due to a coating film according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시예로 초기 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법을 보인 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 핫스탬핑 금형의 표면에 코팅막이 코팅된 구조를 보인 단면 개략도를 도시한 것이다.Figure 1 is a flowchart showing a surface treatment method of an initial hot stamping mold as an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional schematic diagram showing a structure in which a coating film is coated on the surface of a hot stamping mold as an embodiment of the present invention. .
첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법은, 센타필라(center pillar) 보강대, 루프사이드(roof side) 보강대, 실사이드(sill side) 보강대 등의 자동차 부품을 성형하기 위한 것으로, 제 1 내지 제 7 공정(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7)을 포함하는 것이다.Referring to the attached FIGS. 1 and 2, the surface treatment method of the hot stamping mold according to an embodiment of the present invention includes center pillar reinforcement, roof side reinforcement, and sill side reinforcement. It is for molding automobile parts, etc., and includes the first to seventh processes (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7).
상기 제 1 공정(S1)은 입고 검사 공정으로서, 신규 자동차 부품 성형을 위해 입고되는 핫스탬핑 금형(100)의 외관(예; 찍힘)과 경도(용접부, SKD61/45∼48HRc)를 검사하고자 하는 것이다.The first process (S1) is a receiving inspection process, and is intended to inspect the appearance (e.g., dents) and hardness (welded part, SKD61/45∼48HRc) of the hot stamping mold 100 received for molding new automobile parts. .
상기 제 2 공정(S2)은 래핑/폴리싱의 공정으로서, 입고 검사가 완료된 핫스탬핑 금형(100)을 황삭, 중삭, 정삭, 폴리싱 순서의 1차 표면 광택으로 표면 조도를 1차 개선하고자 하는 것이다.The second process (S2) is a lapping/polishing process, and is intended to first improve the surface roughness of the hot stamping mold 100 for which the receipt inspection has been completed by providing primary surface gloss in the order of roughing, semi-machining, finishing, and polishing.
즉, 황삭과 중삭 및 정삭, 그리고 Dia #3000으로 폴리싱의 광택 작업 수행으로 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 조도값을 Ra0.08이하로 1차 개선하는 것이다.In other words, the surface roughness value of the hot stamping mold 100 is first improved to Ra0.08 or less by performing rough cutting, medium cutting, finishing, and polishing with Dia #3000.
상기 제 3 공정(S3)은 세척 공정으로서, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 홀부위와 탭가공부를 스팀 세척 후 초음파 세정을 진행하여 표면 오염물을 제거하고자 하는 것이다.The third process (S3) is a cleaning process, in which surface contaminants are removed by steam cleaning the hole portion and the tapped portion of the hot stamping mold 100 and then performing ultrasonic cleaning.
상기 제 4 공정(S4)은 치구 고정 공정으로서, 표면 오염원이 제거된 상기 핫스탬핑 금형(100)을 미도시된 치구에 고정하는 것이다.The fourth process (S4) is a fixture fixing process, in which the hot stamping mold 100 from which surface contamination sources have been removed is fixed to a fixture (not shown).
상기 제 5 공정(S5)은 코팅 공정으로서, 치구에 고정된 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 AlCr계, AlCrXN계, AlCrXXN계, CrN계, Cr계를 포함하는 코팅요소를 통해 코팅막(10)을 코팅하는 것으로서, 상기 AlCrXN계의 상기 X는 상기 코팅막(10)에 대한 내열성(예; 1200℃)을 더욱 보강하기 위한 보른(B) 또는 실리콘(Si)이고, 상기 AlCrXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막(10)에 대한 내열성(예; 1200℃)과 내소착성을 더욱 보강하기 위한 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)인 것이다.The fifth process (S5) is a coating process, in which a coating film 10 is applied to the surface of the hot stamping mold 100 fixed to the fixture through a coating element containing AlCr-based, AlCrXN-based, AlCrXXN-based, CrN-based, and Cr-based. ), wherein the AlCrXN-based It is made of silicon (Si) or born (B) and carbon (C) to further strengthen the heat resistance (eg, 1200° C.) and sticking resistance of the coating film 10.
여기서, 상기 보른(B)은 AlCrBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15중량%(바람직하게는 10중량%)로 포함되는 것이고, 상기 실리콘(Si)은 AlCrSiN계의 성분비 100중량%에 대하여 15∼25중량%(바람직하게는 20중량%)로 포함될 수 있는 것이다.Here, the born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight (preferably 10% by weight) based on 100% by weight of the AlCrBN-based component ratio, and the silicon (Si) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on the component ratio of 100% by weight of the AlCrSiN-based component. It may be included at 15 to 25% by weight (preferably 20% by weight).
즉, 상기 제 5 공정(S5)의 코팅은, 우선 세척된 상기 핫스탬핑 금형(100)을 미도시된 진공챔버내에 투입 후 초기 진공도(예; 1.0*10-4 mbar)를 설정한다.That is, in the coating of the fifth process (S5), the cleaned hot stamping mold 100 is first placed into a vacuum chamber (not shown) and then an initial vacuum level (eg, 1.0*10 -4 mbar) is set.
다음으로, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 온도 분포를 균일하게 하기 위해 상기 진공챔버 내부를 소정의 온도(예; 450℃)로 가열한다.Next, in order to make the temperature distribution of the hot stamping mold 100 uniform, the inside of the vacuum chamber is heated to a predetermined temperature (eg, 450°C).
다음으로, 상기 진공챔버의 진공 상태에서 Ar과 H2 가스를 사용하여 플라즈마 상태에서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면을 스퍼터 클리닝하는 것이다.Next, the surface of the hot stamping mold 100 is sputter cleaned in a plasma state using Ar and H 2 gas in the vacuum state of the vacuum chamber.
다음으로, 증착하고자 하는 코팅요소를 가스와 결합시키면서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 첨부된 도 2에서와 같이 코팅막(10)을 증착시키는 것이다.Next, the coating film 10 is deposited on the surface of the hot stamping mold 100 as shown in FIG. 2 while combining the coating element to be deposited with gas.
이때, 상기 코팅막(10)은, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Cr과 N2 가스를 이용하여 1차로 CrN 박막의 버퍼층(11)이 증착되도록 하고, 상기 CrN 박막의 버퍼층(11)의 위에는 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN과 CrN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN 나노멀티 구조의 박막층(12)이 증착되도록 하며, 상기 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrN+CrN 나노멀티 구조의 박막층(12) 위에는 고경도 내열성을 가지도록 AlCr과 N2 가스를 이용하여 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층(13)이 증착되도록 하고, 상기 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층(13)의 위에는 내소착성을 가지도록 AlCr과 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 AlCrCN 또는 AlCrBCN 또는 AlCrCN 박막층(14)이 증착되도록 하면서 완성될 수 있는 것이다.At this time, the coating film 10 is formed by depositing a buffer layer 11 of the CrN thin film first using Cr and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold 100, and the buffer layer 11 of the CrN thin film On top of the buffer layer 11, there is a thin film layer of AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN nano multi-structure in which about 130 layers of AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN and CrN are stacked with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress. (12) is deposited, and on the AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrN+CrN nano-multi-structured thin film layer (12), an AlCrBN or AlCrSiN thin film layer (13) is formed using AlCr and N 2 gas to have high hardness and heat resistance. This is deposited, and the AlCrCN or AlCrBCN or AlCrCN thin film layer 14 is deposited on the AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN thin film layer 13 using AlCr, N 2 gas, and C 2 H 2 to have seizure resistance, thereby completing the process. It can be done.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법에 있어, 상기 제 5 공정(S5)의 코팅 공정에서는, 치구에 고정된 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 AlTi계, AlTiXN계, AlTiXXN계, TiN계, Ti계를 포함하는 코팅요소를 통해 코팅막(10)을 코팅할 수도 있으며, 상기 AlTiXN계의 상기 X는 상기 코팅막(10)에 대한 내열성(예; 1000℃)을 더욱 보강하기 위한 보른(B) 또는 실리콘(Si)이고, 상기 AlTiXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막(10)에 대한 내열성(예; 1000℃)과 내소착성을 더욱 보강하기 위한 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)이 혼합될 수도 있는 것이다.Meanwhile, in the surface treatment method of the hot stamping mold according to an embodiment of the present invention, in the coating process of the fifth process (S5), AlTi-based, AlTiXN-based coating is applied to the surface of the hot stamping mold 100 fixed to the jig. , the coating film 10 may be coated through a coating element including AlTiXXN-based, TiN-based, and Ti-based, and the AlTiXN-based Born (B) or silicon (Si) for this purpose, and the XX of the AlTiXXN series is silicon (Si) or born ( B) and carbon (C) may be mixed.
여기서, 상기 보른(B)은 AlTiBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15중량%(바람직하게는 10중량%)로 포함되는 것이고, 상기 실리콘(Si)은 AlTiSiN계의 성분비 100중량%에 대하여 15∼25중량%(바람직하게는 20중량%)로 포함될 수 있는 것이다.Here, the born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight (preferably 10% by weight) based on 100% by weight of the AlTiBN-based component ratio, and the silicon (Si) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on the component ratio of 100% by weight of the AlTiSiN-based component. It may be included at 15 to 25% by weight (preferably 20% by weight).
따라서, 상기의 코팅요소가 포함되는 상기 코팅막(10)은, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Ti와 N2 가스를 이용하여 1차로 TiN 박막의 버퍼층(11)이 증착되도록 하고, 상기 TiN 박막의 버퍼층(11)의 위에는 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlTiN 또는AlTiBN 또는 AlTiSiN과 TiN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 AlTiN+TiN 또는 AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층(12)이 증착되도록 하며, 상기 AlTiN+TiN 또는 AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층(12) 위에는 고경도 내열성을 가지도록 AlTi와 N2 가스를 이용하여 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층(13)이 증착되도록 하고, 상기 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층(13)의 위에는 내소착성을 가지도록 AlTi와 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 AlTiCN 또는 AlTiBCN 또는 AlTiSiCN 박막층(14)이 증착되도록 하면서 완성될 수 있는 것이다.Therefore, the coating film 10 containing the above-mentioned coating elements is primarily deposited with a buffer layer 11 of a TiN thin film using Ti and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold 100. On top of the buffer layer 11 of the TiN thin film, AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN and TiN are layered about 130 layers with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress. A thin film layer 12 with a +TiN nanomulti-structure is deposited, and AlTi and N 2 gas are used to have high hardness and heat resistance on the thin film layer 12 with the AlTiN+TiN or AlTiBN+TiN or AlTiSiN+TiN nanomulti-structure. An AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN thin film layer 13 is deposited, and AlTiCN or AlTiBCN or AlTiSiCN is deposited on the AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN thin film layer 13 using AlTi, N 2 gas, and C 2 H 2 to have seizure resistance. This can be completed while allowing the thin film layer 14 to be deposited.
여기서, 상기 제 5 공정(S5)으로서 상기 코팅 공정은 PVD 코팅(물리증착법)을 진행할 수 있는 것으로, 상기 PVD 코팅(물리증착법)은 플라즈마를 이용하여 증발원 표면에 아크를 발생시켜 증착물질을 금형 표면에 증착하는 방법으로, 높은 경도와 우수한 밀착성, 내소착성, 내열성 등 가혹한 조건에서도 우수한 성능을 발휘하며, 또한 500℃ 이하에서 코팅이 진행되기 때문에 열 변형이 방지되는 특징을 제공할 수 있는 것이고, 상기 코팅 두께는 Arc 방식으로 5 미크론 이상으로 두께가 형성될 수 있는 것이다.Here, as the fifth process (S5), the coating process can be performed by PVD coating (physical vapor deposition), which uses plasma to generate an arc on the surface of the evaporation source to apply the deposition material to the mold surface. This method of deposition provides excellent performance even under harsh conditions, such as high hardness, excellent adhesion, adhesion resistance, and heat resistance. Additionally, since the coating is carried out below 500°C, it can provide the feature of preventing thermal deformation, The coating thickness can be formed to a thickness of 5 microns or more using the Arc method.
다음으로, 상기 코팅 공정에서는 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)의 산화를 방지시키도록 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)이 형성되는 상기 핫스탬핑 금형(100)을 냉각시킴으로서 코팅을 종료할 수 있는 것이다.Next, in the coating process, the hot stamping mold 100 in which the coating film (10: 11, 12, 13, 14) is formed to prevent oxidation of the coating film (10: 11, 12, 13, 14) Coating can be completed by cooling.
상기 제 6 공정(S6)은 폴리싱 공정으로서, 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)을 다이아몬드 컴파운드를 이용한 표면 광택으로 표면 조도를 개선하고자 하는 것이다.The sixth process (S6) is a polishing process, which aims to improve the surface roughness of the coating film (10: 11, 12, 13, 14) by polishing the surface using a diamond compound.
즉, 상기 제 6 공정(S6)의 폴리싱 공정은 Dia #3000으로 광택 작업을 행하여 상기 핫스탬핑 금형(100)의 코팅표면 드롭 렛(Drop let)을 제거하면서, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 조도값을 Ra0.08이하로 2차 개선하고자 하는 것이다.That is, the polishing process of the sixth process (S6) performs polishing with Dia #3000 to remove droplets on the coating surface of the hot stamping mold 100, while polishing the surface of the hot stamping mold 100. The goal is to improve the illuminance value to Ra0.08 or lower.
상기 제 7 공정(S7)은 출고 검사 공정으로서, 외관 검사를 통해 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)의 박리 현상을 검사하고, 시편에 대한 두께와 밀착력을 검사하고 그 검사 결과 양품시 납품이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.The seventh process (S7) is a factory inspection process, and the peeling phenomenon of the coating film (10: 11, 12, 13, 14) is inspected through an external inspection, the thickness and adhesion to the specimen are inspected, and the inspection result is a good product. This is to ensure that delivery can be made.
한편, 첨부된 도 3은 본 발명의 다른 실시예로, 이는 핫스탬핑 금형(100)을 이용하여 고장력 철판으로 제작되는 자동차 부품을 반복 성형하는 과정에서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 오염원, 즉 고장력 철판의 표면 도금막이 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 소착시, 소착되는 오염원만을 스틸 브러시 등을 이용한 작업으로 제거하고, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 코팅막(10)은 손상되지 않도록 방지하며, 또한 상기 자동차 부품의 반복 성형 및 세척 과정에 의해 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에서 코팅막(10)이 벗겨지는 경우에 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 재코팅을 수행하는 과정을 도시한 것이다.Meanwhile, the attached Figure 3 shows another embodiment of the present invention, which is a surface contamination source of the hot stamping mold 100, i.e., in the process of repeatedly molding an automobile part made of high-strength steel plate using the hot stamping mold 100. When the surface plating film of the high-tensile steel plate is adhered to the surface of the hot stamping mold 100, only the contaminants adhered are removed by using a steel brush, etc., and the surface coating film 10 of the hot stamping mold 100 is prevented from being damaged. In addition, when the coating film 10 is peeled off from the surface of the hot stamping mold 100 due to repeated molding and cleaning processes of the automobile parts, the process of performing surface recoating of the hot stamping mold 100 It is shown.
즉, 상기 핫스탬핑 금형(100)에 대한 표면 재코팅은, 첨부된 도 1의 제 1 내지 제 7 공정(S1∼S7)을 모두 포함하되, 상기 제 1 공정(S1)과 상기 제 2 공정(S2) 사이에는 약품을 이용하여 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)을 박리시키거나 미세 파우더를 이용한 샌드블라스트를 통해 상기 제 5 공정(S5)에 의해 코팅되는 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)을 분리시키는 코팅 박리의 제 8 공정(S8), 그리고 상기 제 8 공정(S8)으로부터 상기 코팅막(10: 11, 12, 13, 14)이 분리된 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 소착된 오염원인 고장력 철판의 도금막을 제거하는 세척의 제 9 공정(S9)을 포함함은 물론, 상기 제 3 공정(S3)과 상기 제 4 공정(S4) 사이에는 상기 핫스탬핑 금형(100)에 용접부가 있는 경우 진공로에서 탈가스(예; 450℃에서 4시간동안)를 진행하는 탈가스의 제 10 공정(S10)을 더 포함할 수 있는 것이다.That is, the surface re-coating for the hot stamping mold 100 includes all of the first to seventh processes (S1 to S7) of the attached FIG. 1, but includes the first process (S1) and the second process ( Between S2), the coating film (10: 11, 12, 13, 14) is peeled off using chemicals or is coated by the fifth process (S5) through sandblasting using fine powder. , 12, 13, 14), an eighth process (S8) of coating peeling, and the hot stamping mold (10: 11, 12, 13, 14) is separated from the eighth process (S8). It includes a ninth process (S9) of cleaning to remove the plating film of the high-strength iron plate, which is a source of contamination on the surface of 100), as well as the hot stamping process between the third process (S3) and the fourth process (S4). If there is a weld in the mold 100, a tenth degassing process (S10) of degassing in a vacuum furnace (e.g., at 450° C. for 4 hours) may be further included.
여기서, 상기 제 8 공정(S8)에서의 코팅 박리 공정은 Al2O3 #120-220 미세 파우더를 이용하여 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면을 샌딩하는 것이고, 상기 제 10 공정(S10)에서의 탈가스 공정은 450℃에서 4시간 정도의 시간으로 진공 열처리를 행하여 상기 핫스탬핑 금형(100)의 용접부나 기공 또는 홀 부위와 탭가공부의 이물질을 제거함은 물론, 자동차 부품 성형 과정에서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 오염원이 소착시, 상기 오염원을 스틸 브러쉬 작업 또는 #400~600 사포를 통해 제거할 수 있도록 하는 것이다.Here, the coating peeling process in the eighth process (S8) is to sand the surface of the hot stamping mold 100 using Al 2 O 3 #120-220 fine powder, and in the tenth process (S10) In the degassing process, vacuum heat treatment is performed at 450°C for about 4 hours to remove foreign substances from the welds, pores, holes, and tapped areas of the hot stamping mold 100, as well as the hot stamping during the automobile part molding process. When a contaminant adheres to the surface of the mold 100, the contaminant can be removed through steel brushing or #400-600 sandpaper.
이때, 상기 제 8 공정(S8)에서의 상기 샌드블라스트는 일반적인 회전체를 이용하여 연마제를 고속으로 회전시켜 오염물(코팅 박막)을 제거하게 되는 것이므로, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 조도를 개선하는 방식이 아닌 탄성체를 표면에 분사하면서 표면 조도를 개선하기 때문에, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 손상없이 원하는 부위에 가공이 가능한 것이며, 어떠한 복잡한 형상 등도 상관없이 Ra0.08 수준의 표면 조도 가공이 가능함은 물론, 선택적으로 광택을 형성할 수도 있게 되는 것이다.At this time, the sandblasting in the eighth process (S8) uses a general rotating body to rotate the abrasive at high speed to remove contaminants (coating thin film), thereby improving the surface roughness of the hot stamping mold 100. Since the surface roughness is improved by spraying the elastic material on the surface rather than by spraying the surface, it is possible to process the desired area without damaging the surface of the hot stamping mold 100, and process the surface roughness at the level of Ra0.08 regardless of the complex shape. Not only is this possible, but it is also possible to selectively form gloss.
따라서, 상기와 같이 핫스탬핑 금형(100)의 표면을 재코팅하는 표면 처리는, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 조도, 밀도, 경도 및 표면 광택 향상은 물론 PVD 코팅, 특히 자동차 부품 성형 과정에서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면에 소착되는 주오염원인 고장력 철판의 도금막을 제거함은 물론, 그 제거 작업시 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 손상을 최소화하면서 상기 핫스탬핑 금형(100)의 수명 및 내구성 향상은 물론 상기 핫스탬핑 금형(100)에 의해 의해 생산되는 다양한 자동차 부품의 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the surface treatment of recoating the surface of the hot stamping mold 100 as described above not only improves the surface roughness, density, hardness, and surface gloss of the hot stamping mold 100, but also PVD coating, especially in the automobile parts molding process. Not only does it remove the plating film of the high-strength iron plate, which is the main source of contamination adhering to the surface of the hot stamping mold 100, but also minimize surface damage to the hot stamping mold 100 during the removal operation, thereby prolonging the lifespan of the hot stamping mold 100. In addition to improving durability, the quality of various automobile parts produced by the hot stamping mold 100 can be improved.
특히, 상기 핫스탬핑 금형(100)의 표면 조도, 밀도, 경도 및 표면 광택 개선에 의해 자동차 부품 생산시 그 자동차 부품의 성형 불량률이 현저하게 감소됨은 물론, 자동차 부품을 성형 완료시 첨부된 도 4에서와 같이 성형 완료된 자동차 부품의 표면에는 종래 대비 스크래치가 거의 발생하지 않음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.In particular, by improving the surface roughness, density, hardness, and surface gloss of the hot stamping mold 100, the molding defect rate of automobile parts during production of automobile parts is significantly reduced, and when molding of automobile parts is completed, in Figure 4 attached. It was confirmed through experiments that scratches rarely occur on the surface of molded automobile parts compared to before.
이상에서 본 발명의 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법에 대한 기술을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In the above, the technology for the surface treatment method of the hot stamping mold of the present invention has been described along with the accompanying drawings, but this is an exemplary description of the most preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.Therefore, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, such changes fall within the scope of the claims.
10; 코팅막
11; CrN 박막의 버퍼층
12; AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN의 나노멀티 구조의 박막층
13; AlCrN 또는 AlCrSiN 또는 AlCrBN 박막층
14; AlCrN 또는 AlCrBCN 또는 AlCrSiCN 박막층
100; 핫스탬핑 금형10; coating film
11; Buffer layer of CrN thin film
12; Thin film layer with nano-multi structure of AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN
13; AlCrN or AlCrSiN or AlCrBN thin film layer
14; AlCrN or AlCrBCN or AlCrSiCN thin film layer
100; hot stamping mold
Claims (16)
자동차 부품 성형을 위한 핫스탬핑 금형의 외관과 경도를 검사하는 입고 검사의 제 1 공정;
상기 제 1 공정 이후에 황삭, 중삭, 정삭, 폴리싱 순서의 1차 표면 광택으로 표면 조도를 1차 개선하는 래핑/폴리싱의 제 2 공정;
상기 제 2 공정 이후에 핫스탬핑 금형의 홀부위와 탭가공부를 세척 후 초음파 세정을 진행하여 표면 오염물을 제거하는 세척의 제 3 공정;
상기 제 3 공정 이후에 표면 오염원이 제거된 핫스탬핑 금형을 치구에 고정하는 제 4 공정;
상기 제 4 공정으로부터 치구에 고정된 핫스탬핑 금형의 표면에 코팅막을 코팅하는 제 5 공정;
상기 제 5 공정으로부터 코팅된 코팅막을 다이아몬드 컴파운드를 이용한 표면 광택으로 표면 조도를 개선하는 폴리싱의 제 6 공정; 및,
상기 제 6 공정 이후에 외관 검사를 통해 코팅막의 박리 현상을 검사하고, 시편에 대한 두께와 밀착력을 검사하는 출고 검사의 제 7 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.A method of surface treatment of a hot stamping mold for initial coating, comprising:
The first process of receiving inspection to inspect the appearance and hardness of hot stamping molds for molding automobile parts;
After the first process, a second process of lapping/polishing to first improve surface roughness by first surface gloss in the order of roughing, semi-machining, finishing, and polishing;
A third cleaning process of cleaning the hole area and the tab processing part of the hot stamping mold after the second process and performing ultrasonic cleaning to remove surface contaminants;
A fourth process of fixing the hot stamping mold from which surface contamination has been removed after the third process to a fixture;
A fifth step of coating a coating film on the surface of the hot stamping mold fixed to the fixture from the fourth step;
A sixth process of polishing the coating film coated from the fifth process to improve surface roughness by polishing the surface using a diamond compound; and,
After the sixth process, the peeling phenomenon of the coating film is inspected through an external inspection, and the thickness and adhesion to the specimen are inspected, a seventh process of factory inspection; A surface treatment method for a hot stamping mold comprising:
자동차 부품 성형을 위해 표면에 코팅막이 형성되는 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형의 외관과 경도를 검사하는 입고 검사의 제 1 공정;
약품을 이용하여 상기 코팅막을 박리시키거나 미세 파우더를 이용한 샌드블라스트를 통해 상기 코팅막을 분리시키는 코팅 박리의 제 8 공정;
상기 제 8 공정으로부터 코팅막이 분리된 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형의 표면 오염원을 제거하는 세척의 제 9 공정;
상기 제 9 공정 이후에 황삭, 중삭, 정삭, 폴리싱 순서의 1차 표면 광택으로 표면 조도를 1차 개선하는 래핑/폴리싱의 제 2 공정;
상기 제 2 공정 이후에 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형의 홀부위와 탭가공부를 세척 후 초음파 세정을 진행하여 표면 오염물을 제거하는 세척의 제 3 공정;
상기 제 3 공정 이후에 표면 오염원이 제거된 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형을 치구에 고정하는 제 4 공정;
상기 제 4 공정으로부터 치구에 고정된 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 코팅막을 재코팅하는 제 5 공정;
상기 제 5 공정으로부터 재코팅된 상기 코팅막을 다이아몬드 컴파운드를 이용한 표면 광택으로 표면 조도를 개선하는 폴리싱의 제 6 공정; 및,
상기 제 6 공정 이후에 외관 검사를 통해 재코팅된 상기 코팅막의 박리 현상을 검사하고, 시편에 대한 두께와 밀착력을 검사하는 출고 검사의 제 7 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.A method of surface treatment of a hot stamping mold for recoating, comprising:
A first process of receiving inspection to inspect the appearance and hardness of the reused hot stamping mold on which a coating film is formed on the surface for molding automobile parts;
An eighth process of peeling off the coating by peeling off the coating using chemicals or sandblasting using fine powder;
A ninth process of cleaning to remove surface contamination sources of the reused hot stamping mold from which the coating film was separated from the eighth process;
A second process of lapping/polishing to first improve surface roughness by first surface gloss in the order of rough grinding, medium grinding, finishing, and polishing after the ninth process;
A third cleaning process of cleaning the hole area and the tab processing part of the hot stamping mold reused after the second process and performing ultrasonic cleaning to remove surface contaminants;
A fourth process of fixing the reused hot stamping mold from which surface contamination has been removed after the third process to a fixture;
A fifth process of re-coating a coating film on the surface of the reused hot stamping mold fixed to the fixture from the fourth process;
A sixth process of polishing the coating film re-coated from the fifth process by polishing the surface using a diamond compound to improve surface roughness; and,
A seventh process of factory inspection of inspecting the peeling phenomenon of the re-coated coating film through an external inspection after the sixth process and inspecting the thickness and adhesion to the specimen; A surface treatment method for a hot stamping mold comprising:
상기 제 8 공정의 코팅 박리는, Al2O3 #400-600 미세 파우더를 이용하여 상기 핫스탬핑 금형의 표면을 샌딩하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 2,
The coating peeling in the eighth process is a surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that the surface of the hot stamping mold is sanded using Al 2 O 3 #400-600 fine powder.
상기 제 5 공정의 코팅은,
상기 핫스탬핑 금형을 진공챔버내에 투입 후 초기 진공도를 설정하는 공정;
상기 핫스탬핑 금형의 온도 분포를 균일하게 하기 위해 상기 진공챔버 내부를 소정의 온도로 가열시키는 공정;
상기 진공챔버의 진공 상태에서 Ar과 H2 가스를 사용하여 플라즈마 상태에서 핫스탬핑 금형 표면의 스퍼터 클리닝하는 공정;
증착하고자 하는 코팅요소를 가스와 결합시키면서 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 증착하여 코팅막을 형성시키는 공정; 및,
상기 코팅막의 산화를 방지시키도록 상기 코팅막이 형성된 상기 핫스탬핑 금형을 냉각시키는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.The method of claim 1 or 2,
The coating in the fifth process is,
A process of setting an initial vacuum degree after putting the hot stamping mold into a vacuum chamber;
A process of heating the inside of the vacuum chamber to a predetermined temperature to make the temperature distribution of the hot stamping mold uniform;
A process of sputter cleaning the surface of a hot stamping mold in a plasma state using Ar and H 2 gas in a vacuum state of the vacuum chamber;
A process of forming a coating film by depositing it on the surface of the hot stamping mold while combining the coating element to be deposited with gas; and,
A process of cooling the hot stamping mold on which the coating film is formed to prevent oxidation of the coating film; A surface treatment method for a hot stamping mold comprising:
상기 코팅 요소는, AlCr계, AlCrXN계, AlCrXXN계, CrN계, Cr계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 4,
The coating element is a surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that it includes AlCr-based, AlCrXN-based, AlCrXXN-based, CrN-based, and Cr-based.
상기 AlCrXN계의 상기 X는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 보른(B) 또는 실리콘(Si)인 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 5,
The surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that the X of the AlCrXN series is born (B) or silicon (Si) that reinforces heat resistance to the coating film.
상기 AlCrXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)인 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 6,
The surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that the XX of the AlCrXXN series is silicon (Si) or born (B) and carbon (C) that reinforce the heat resistance of the coating film.
상기 코팅막은,
상기 핫스탬핑 금형의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Cr과 N2 가스를 이용하여 증착되는 CrN 박막의 버퍼층;
상기 CrN 박막의 버퍼층 위에 증착되는 것으로, 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN과 CrN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN 나노멀티 구조의 박막층;
상기 AlCrN+CrN 또는 AlCrBN+CrN 또는 AlCrSiN+CrN 나노멀티 구조의 박막층 위에 증착되는 것으로, 고경도 내열성을 가지도록 AlCr과 N2 가스를 이용하여 증착되는 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층; 및,
상기 AlCrN 또는 AlCrBN 또는 AlCrSiN 박막층 위에 증착되는 것으로, 내소착성을 가지도록 AlCr과 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 증착되는 AlCrCN 또는 AlCrBCN 또는 AlCrSiCN 박막층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 7,
The coating film is,
A buffer layer of CrN thin film deposited using Cr and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold;
AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN nano, which is deposited on the buffer layer of the CrN thin film and is made by stacking about 130 layers of AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN and CrN with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress. Multi-structured thin film layer;
An AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN thin film layer deposited on the AlCrN+CrN or AlCrBN+CrN or AlCrSiN+CrN nano-multi-structure thin film layer, and deposited using AlCr and N 2 gas to have high hardness and heat resistance; and,
An AlCrCN or AlCrBCN or AlCrSiCN thin film layer deposited on the AlCrN or AlCrBN or AlCrSiN thin film layer, and deposited using AlCr, N 2 gas, and C 2 H 2 to have seizure resistance; A surface treatment method for a hot stamping mold comprising:
상기 보른(B)은 AlCrBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15중량%로 포함되고, 상기 실리콘(Si)은 AlCrSiN계의 성분비 100중량%에 대하여 15∼25중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 8,
The born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on 100% by weight of the AlCrBN-based component ratio, and the silicon (Si) is contained in an amount of 15 to 25% by weight based on the component ratio of 100% by weight of the AlCrSiN-based component. Surface treatment method of hot stamping mold.
상기 코팅 요소는, AlTi계, AlTiXN계, AlTiXXN계, TiN계, Ti계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 4,
The coating element is a surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that it includes AlTi-based, AlTiXN-based, AlTiXXN-based, TiN-based, and Ti-based.
상기 AlTiXN계의 상기 X는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 보른(B) 또는 실리콘(Si)인 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 10,
The surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that the X of the AlTiXN series is born (B) or silicon (Si) that reinforces the heat resistance of the coating film.
상기 AlTiXXN계의 상기 XX는 상기 코팅막에 대한 내열성을 보강하는 실리콘(Si) 또는 보른(B) 및 카본(C)인 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 11,
The surface treatment method of a hot stamping mold, characterized in that the XX of the AlTiXXN series is silicon (Si) or born (B) and carbon (C) that reinforce the heat resistance of the coating film.
상기 코팅막은,
상기 핫스탬핑 금형의 표면에 대한 밀착력을 가지도록 Ti와 N2 가스를 이용하여 증착되는 TiN 박막의 버퍼층;
상기 TiN 박막의 버퍼층 위에 증착되는 것으로, 압축 응력에 대한 저항성을 가지도록 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN과 TiN을 약 20나노 두께로 약 130층 가량 겹겹이 쌓아올린 AlTiN+TiN 또는 AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층;
상기 AlTiN+TiN 또는 AlTiBN+TiN 또는 AlTiSiN+TiN 나노멀티 구조의 박막층 위에 증착되는 것으로, 고경도 내열성을 가지도록 AlTi와 N2 가스를 이용하여 증착되는 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층; 및,
상기 AlTiN 또는 AlTiBN 또는 AlTiSiN 박막층 위에 증착되는 것으로, 내소착성을 가지도록 AlTi과 N2 가스 및 C2H2를 이용하여 증착되는 AlTiCN 또는 AlTiBCN 또는 AlTiSiCN 박막층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 12,
The coating film is,
A buffer layer of TiN thin film deposited using Ti and N 2 gas to have adhesion to the surface of the hot stamping mold;
AlTiN+TiN or AlTiBN+TiN or AlTiSiN+TiN nano, which is deposited on the buffer layer of the TiN thin film and is made up of about 130 layers of AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN and TiN with a thickness of about 20 nanometers to have resistance to compressive stress. Multi-structured thin film layer;
An AlTiN or AlTiBN or AlTiSiN thin film layer deposited on the AlTiN+TiN or AlTiBN+TiN or AlTiSiN+TiN nanomulti-structure thin film layer, and deposited using AlTi and N 2 gas to have high hardness and heat resistance; and,
An AlTiCN, AlTiBCN, or AlTiSiCN thin film layer deposited on the AlTiN, AlTiBN, or AlTiSiN thin film layer, and deposited using AlTi, N 2 gas, and C 2 H 2 to have seizure resistance; A surface treatment method for a hot stamping mold comprising:
상기 보른(B)은 AlTiBN계의 성분비 100중량%에 대하여 3∼15 중량%로 포함되고, 상기 실리콘(Si)은 AlTiSiN계의 성분비 100 중량%에 대하여 15∼25중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 13,
The born (B) is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on 100% by weight of the AlTiBN-based component ratio, and the silicon (Si) is contained in an amount of 15 to 25% by weight based on the component ratio of 100% by weight of the AlTiSiN-based component. Surface treatment method of hot stamping mold.
상기 제 3 공정과 상기 제 4 공정 사이에는 재사용되는 상기 핫스탬핑 금형에 용접부가 있으면, 상기 용접부는 진공로에서 탈가스를 진행하는 탈가스의 제 10 공정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 2,
A tenth degassing process of degassing the welded part in a vacuum furnace if there is a welded part in the hot stamping mold to be reused between the third process and the fourth process; A surface treatment method for a hot stamping mold, further comprising:
상기 제 10 공정에는 자동차 부품 성형 과정에서 상기 핫스탬핑 금형의 표면에 오염원이 소착시, 상기 오염원을 스틸 브러쉬 작업 또는 #400~600 사포를 통해 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 금형의 표면 처리 방법.According to claim 10,
The tenth process further includes a step of removing the contaminant through steel brushing or #400-600 sandpaper when a contaminant adheres to the surface of the hot stamping mold during the automobile part molding process. Surface treatment method.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102094089B1 (en) | 2015-07-30 | 2020-03-27 | 아르셀러미탈 | A method for the manufacture of a phosphatable part starting from a steel sheet coated with a metallic coating based on aluminium |
| KR102178234B1 (en) | 2018-04-28 | 2020-11-12 | 아이어노베이션 머티리얼스 테크놀러지 씨오., 엘티디. | Hot stamped component, precoated steel sheet used for hot stamping, and hot stamping method |
| KR102180811B1 (en) | 2018-12-03 | 2020-11-20 | 주식회사 포스코 | A hot press formed part having excellent resistance against hydrogen embrittlement, and manufacturing method thereof |
-
2022
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR102094089B1 (en) | 2015-07-30 | 2020-03-27 | 아르셀러미탈 | A method for the manufacture of a phosphatable part starting from a steel sheet coated with a metallic coating based on aluminium |
| KR102178234B1 (en) | 2018-04-28 | 2020-11-12 | 아이어노베이션 머티리얼스 테크놀러지 씨오., 엘티디. | Hot stamped component, precoated steel sheet used for hot stamping, and hot stamping method |
| KR102180811B1 (en) | 2018-12-03 | 2020-11-20 | 주식회사 포스코 | A hot press formed part having excellent resistance against hydrogen embrittlement, and manufacturing method thereof |
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