KR980009501A - 패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이로부터 제조되는 패킹플레이트 - Google Patents

패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이로부터 제조되는 패킹플레이트 Download PDF

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Abstract

내식성 및 표면경도가 향상된 패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이를 통해 얻어지는 패킹플레이트가 개시된다. 저탄소강재를 기지조직으로 하고, 표면에 2-30㎛ 두께의 ε(Fe2-3N)의 단상 또는 ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직을 형성시키고, 그 상부에 0.5-2㎛ 두께의 Fe3O₄산화층을 형성시켜 본 발명에 따른 패킹플레이트를 얻는다. 이렇게 제조된 패킹플레이트는 내식성 및 표면경도가 향상된 것으로서 자동차의 브레이크 패드를 지지하는데 사용하기에 적합하다.

Description

패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이로부터 제조되는 패킹플레이트
제1도는 자동차 브레이크용 패킹플레이트의 일례를 간략하게 나타내는 도면이다.
제2도는 본 발명의 방법에 따라 표면처리된 패킹플레이트의 단면을 200배 확대한 사진이다.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기지조직 11 : 질화탄화층
12 : 산화층
발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이로부터 제조되는 패킹플레이트에 관한 것으로서, 상세하게는 내식성 및 표면경도를 증가시키기 위한 패킹플레이트의 표면처리 방법 및 이로부터 제조되어 강도가 증가되고 도장이 필요없는 패킹플레이트에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 디스크 브레이크는 마스터 실린더에 발생한 유압을 이용하여 차륜과 함께 회전하 는 원판형의 디스크에 마찰재를 부착한 브레이크 패드를 양쪽으로부터 조여 제동력을 발생하는 장치이다. 이러한 디스크 브레이크는 바퀴 허브와 함께 회전하는 디스크, 디스크와 함께 제동력을 발생시키는 패드, 패드와 피스톤을 지지하며 스핀들이나 판에 고정하는 캘리퍼등으로 구성된다.
브레이크 패드는 디스크에 접촉하는 마찰재와 이것을 지지하는 패킹플레이트로 구성되며, 디스크에 밀어붙여져 마찰력을 발생시키는 것으로서, 제동장치의 구성요소 중에서도 매우 중요하다.
이러한 브레이크 패드의 구성요소로서 브레이크 패드를 지지하는 패킹플레이트는 보통 저탄소강재를 이용하여 제조된다. 제1도는 자동차 브레이크용 패킹플레이트의 일례를 간략하게 나타낸 것이다. 이는 통상 5.9mm 정도의 두께를 가진다.
그런데 상기 패킹플레이트는 대기와 접촉하는 경우 부식되기 때문에 이를 방지하기 위하여 그 표면에 인산염 피막처리를 하고 있다. 그러나 이러한 인산염 피막처리를 수행할 경우에는 폐수처리 등에 따른 환경오염 발생 문제가 있고 이를 수행하기 위한 설비가격이 높다는 단점이 있다.
[발명이 이루고자하는 기술적 과제]
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 감안하여, 별도의 도막공정이 없어서 환경오염의 문제가 없으며 요구특성을 향상시킬 수 있는 패킹플레이트의 표면처리 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 방법에 따라 제조되어 내식성 및 표면경도가 향상된 패킹플레이트를 제공하고자 하는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패킹플레이트의 표면처리 방법은, 저탄소강재를 질소 분위기하에서 350-650℃로 가열하는 단계; 상기 가열처리물을 40-80체적%의 암모니아, 20-60 체적%의 질소 및 1-20체적%의 탄화수소가스 분위기하에서 10-300분 동안 처리한 다음 온도를 250-570℃로 유지하는 단계; 및 상기 250-570℃ 온도범위에서 산소함유가스를 공급하여 10-60분 동안 산화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 방법에 따라 제조되어 저탄소강재를 기지조직으로 하고, 표면에 2-30㎛ 두께의 ε(Fe2-3N) 단상 또는 ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직이 형성되어 있는 패킹플레이트에 의해 달성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
자동차의 브레이크 패드를 지지하는 역할을 하는 패킹플레이트의 표면을 처리하기 위하여 먼저, 저탄소강재 표면을 질화침탄시켜 질화탄화층 피막처리를 한다. 저탄소강재는 질화하기는 어렵지만 질화침탄하는 경우에는, 표면 경화가 가능하므로 ε(Fe2-3)단상 또는 ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직이 형성되어 내식성 및 표면경도가 증가된다. 저탄소강재를 가스침탄법 또는 염욕법을 사용하여 질화침탄시켜 생성된 질화탄화층은 경도가 높을 뿐만 아니라 많은 기공을 포함하고 있다.
그리고나서 상기의 질화탄화층 위에 Fe3O₄산화층을 피막시킨다. Fe3O₄산화물은 내식성이 매우 크고 미려한 흑색의 광택을 나타내므로 이를 사용할 경우에는 별도의 도장이 필요없게 된다.
따라서, 패킹플레이트의 표면처리 방법으로서, 패킹플레이트 표면에 질화탄화층과 Fe3O₄산화물을 피막시키면 패킹플레이트의 강도를 증가시키며, 내식성을 부여할 뿐만 아니라 도장이 생략될 수 있다. 또한 패킹플레이트의 두께가 감소되어 재료 절감으로 생산 원가를 낮출 수 있으며 프레스 가공이 용이하여 제조 공정이 단축될 수 있다.
본 발명에 따른 패킹플레이트의 표면처리 방법은, 먼저 기지조직인 저탄소강재 표면에 남아있는 불순물을 제거한 후, 이를 로(furnace)에 장입시키고 이를 질소 분위기하에서 350-650℃로 가열한다.
상기 가열처리물을 40-80체적%의 암모니아, 20-60체적%의 질소 및 1-20체적%의 탄화수소가스 분위기
하에서 10-300분동안 처리한 다음 온도를 250-570℃로 유지시켜 상기 기지조직의 상부에 질화탄화층을 형성한다. 이때 사용하는 탄화수소가스로는 이산화탄소, 프로판, 메탄, 아세틸렌등을 들 수 있다. 질화탄화 시간이 10-300분 범위를 벗어나게되면 패킹플레이트 표면처리에 필요한 질소 화합물인 ε(Fe2-3N) 단상 또는 ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직을 2-30㎛ 두께로 얻을 수 없으므로 바람직하지 않다.
그리고나서, 얻어지는 처리물에 산소함유가스를 공급하여 10-60분 동안 산화시켜 상기 질화탄화층의 상부에 산화층을 형성한다. 산소함유가스로는 수증기, 공기, 이산화탄소 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 산화 시간이 10-60분 범위를 벗어나게되면, 패킹플레이트 표면 처리에 필요한 Fe3O4산화층을 0.5-2㎛ 두께로 얻을 수 없으므로 바람직하지 않다.
다음에는, 산화된 패킹플레이트를 냉각매체를 이용하여 급냉시키거나 대기중에서 냉각한다. 냉각매체로는 열처리유, 물, 폴리머냉매 등을 들 수 있다.
상술한 표면처리 공정 중에서, 온도 범위가 350-650℃및 250-570℃를 벗어날 경우에는 질화물 및 Fe3O4이 잘 형성되지 않으므로 바람직하지 않다.
이와 같이 저탄소강재를 기지조직으로 하고, 그 상부에 2-30㎛ 두께의 ε(Fe2-3N) 단상 또는ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직인 질화탄화층을 형성시키고, 그 상부에 0.5-2㎛ 두께의 Fe3O4이 산화층을 형성시켜 내식성 및 표면경도가 향상된 패킹플레이트를 얻는다.
이하 본 발명에 따른 패킹플레이트의 표면처리 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 이에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
패킹플레이트를 세척하여 그 표면에 남아있는 불순물을 제거한 후, 이를 로(Furnace)에 장입하고 이를 질소 분위기하에서 570℃로 가열하였다. 상기 가열처리물을 57체적%의 암모니아, 40체적%의 질소 및 3 체적%의 이산화탄소가스 분위기 하에서 80분 동안 질화탄화 처리를 하였다. 그 다음 처리 온도를 550℃로 낮추고 20분 동안 수증기 분위기 하에서 산화시킨 후 냉각시켰다.
그 결과 얻어진 패킹플레이트의 질화탄화층의 두께는 12㎛이었고, 표면 경도는 HV(10g) 570이었다. 또한 염수분무법에 의한 내식시험 결과, 본 발명에 따라 표면처리한 패킹플레이트의 표면층은 576시간동안 녹이 발생하지 않았으나 크롬도금처리한 패킹플레이트의 표면층은 96시간 동안 녹이 발생하지 않았다.
상기 실시예에 따라 표면처리된 패킹플레이트의 단면을 200배 확대한 사진을 제2도에 나타내었다. 제2도에서 저탄소강재로 이루어진 기지조직(10)의 상부에는 질화탄화층(11)이 형성되어 있고 그 상부에는 산화층(12)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
[발명의 효과]
이상과 같이 본 발명에 의하면, 내식성 및 표면경도가 증가되고 도장이 필요없는 패킹플레이트를 제조할 수 있다. 또한 경도가 증가되므로 패킹플레이트의 두께를 감소시킬 수 있어 재료 절감으로 생산원가를 낮출 수 있으며 프레스가공이 매우 용이하다. 이렇게 제조된 패킹플레이트는 자동차의 브레이크 패드를 지지하는데 사용하기에 적합하다.

Claims (5)

  1. 저탄소강재를 질소 분위기하에서 350-650℃로 가열하는 단계; 상기 가열처리물을 40-80체적%의 암모니아, 20-60체적%의 질소 및 1-20체적%의 탄화수소가스 분위기하에서 10-300분 동안 처리한 다음 온도를 250-570℃로 유지하는 단계; 및 상기 250-570℃ 온도 범위에서 산소함유가스를 공급하여 10-60분 동안 산화시키는 단계;를 포함하는 패킹플레이트의 표면처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소가스가 이산화탄소, 프로판, 메탄 및 아세틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 패킹플레이트의 표면처리 방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 산소함유가스가 수증기, 공기, 이산화탄소 또는 이들의 혼합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 패킹플레이트의 표면처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 산화단계 이후의 처리물을 열처리유, 물 및 폴리머냉매로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 냉각매체를 이용하여 급냉시키는 것을 특징으로 하는 패킹플레이트의 표면처리 방법.
  5. 저탄소강재를 기지조직으로 하고, 표면에 2-30㎛ 두께의 ε(Fe2-3N)의 단상 또는 ε(Fe2-3N)+γ(Fe4N)의 혼합상 조직이 형성되고, 그 상부에 0.5-2㎛ 두께의 Fe3O₄산화층이 형성되어 있는 패킹플레이트.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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