금속침투법 (metallic cementation), 세라다이징, 칼로라이징, 크로마이징, 규소침투법, 보로나이징

<구분>

• 표면처리
  •  표면경화법
    • 침탄법
      • 고체침탄법
      • 가스침탄법
    • 질화법
      • 이온질화법
      • 가스질화법
    • 침탄질화법(청화법, 액체질화법, 액체침탄법) 
    • 숏피닝 (Shot Peening)
    • 화염경화 (Flame Hardening)
    • 고주파 열처리, 고주파경화법
    • 방전 경화법 (Squart Hardening)
    • 하드페이싱 (Hard Facing) 
    • 침지법 (TD Process)
  • 표면 코팅 (증착법) 
    • 화학증착법 (CVD) 
    • 물리증착법 (PVD) 
      • 진공증착법
      • 스퍼터링
      • 이온 플레이팅
  • 금속피막
    • 산화피막 
    • 양극산화처리 (Anodizing)
    • 인산염피막처리 
      • 파커라이징 (Parkerizing)
      • 분더라이징 (Bonderizing)
      • 코스레타이징? (coslettizing)
  • 금속침투법 ★
    • 크로마이징 (Chromizing)
    • 칼로라이징 (Calolizing)
    • 실리콘나이징 (Siliconizing)
    • 브로나이징
    • 세라다이징 
  • 도금
    • 전해도금(전기도금)
    • 무전해도금 
    • 용융도금
    • 진공도금
  • 도장
  • 기타
    • 설퍼라이징(Sulfurizing)

<기출>

• 20-4-4 금속침투법 (metallic cementation)에 대하여 설명하시오
• 13-3-4 금속침투 표면처리법에서 크로마이징(chromizing), 칼로라이징(calorizing), 실리콘나이징(siliconizing)을 설명하시오
• 금속 21-4-3 금속의 표면경화법 중 금속침투법에 대하여 설명

 

1. 개요

 

1) 금속침투법의 정의

금속의 표면에 다른 합금을 침투시켜 표면의 기계적 성질(경도, 내마모성)과 화학적 성질(내식성, 내열성)을 개선함 (마치 해당 물질을 넣은 합금을 만드는 효과)  
피복하고자 하는 재료를 가열하여 그 표면에 다른 종류의 피복 금속을 부착시키는 동시에
확산에 의해 합금 피복층을 얻는 방법 (코팅층 영역과 확산으로 인한 피복층 영역으로 나뉨)

전기도금, 용사, 용융금속의 도금 등으로 피복시키는 방법과 다르게 피복금속의 분말을 밀폐상태로 가열하여 분말금속이 내부로 확산 및 치환되는 현상을 이용한 것 

 

2) 금속침투법의 종류 

• 세라다이징(Sheradizing, Zn 침투)
• 크로마이징(Chromizing, Cr 침투)
• 칼로라이징(Calorizing, Al 침투)
• 보로나이징(Boronizing, B 침투)
• 실리코나이징 (Siliconizing, Si 침투) 

 

2. 금속침투법의 종류 

 

1) 세라다이징(Sheradizing, Zn 침투) : 내부식성 향상

청분(blue powder)이라고 불리는 300데시(mesh) 정도의 가는 Zn분말 속에 경화하고자 하는 모재를 묻고 밀폐하여 가열 
350 ~ 375도로 가열하고, 2~3시간 처리했을때 0.06mm(60미크론) 정도의 침투층을 얻을 수 있음 

• 방식(내부식) 목적으로 많이 사용, 아연도금과 같은 원리 (아연도금 냉간압연강판 등) 
• Bolt, Nut 등 소형 부품에 이용

2) 크로마이징(Chromizing, Cr 침투) : 내식, 내마모성 향상 (STS)

재료의 표면에 Cr침투. 도금할 물건을 침투제인 크롬 분말 (+ Al2O3 첨가) 속에 파묻고 1300 ~ 1400도에서 3~4시간 가열 유지
사용 모재는 0.2%C 이하의 연강이 사용됨(탄소량이 많아지면 크롬 침투가 곤란해짐), 환원성 또는 중성 분위기

크로메이트 도금이랑은 다른 개념 

• Cr 조성으로 표면층은 스테인리스강의 성질을 가짐 (내열, 내식, 내마모성 증대)

3) 칼로라이징 (Calorizing, Al 침투) : 고온 산화 방지에 적합 

철강의 표면에 Al을 침투 확산시키는 방법
Al분말을 소량의 염화암모늄과 혼합시켜 피경화 재료와 같이 회전로 중에 넣어 중성분위기를 만든 후 850 ~ 950에서 2시간 정도 가열유지하여 Al을 침투확산시킴 

• 고온에서 사용하는 관, 용기 등에 사용됨 
• 고온 산화 방지 , 고온분위기 유황 저항력이 큼 

4) 보로나이징(Boronizing, B 침투) : 경도가 대단히 큼, 내산성 증대 

철강에 붕소를 확산 (붕소화합물을 생성)
900도에서 붕소화합물 층이 얻어짐 (표면 경도는 Hv 1300 ~ 1400, 경화깊이는 0.15mm 정도

• 붕소 침투 후 확산처리를 해서 (확산 풀림 등) 붕소를 분산시키는 것이 필요 
• 인발 또는 딥드로잉용 금형의 표면처리에 이용 (경도가 높으므로) 

5) 실리코나이징 (Siliconizing, Si 침투) : 내산성, 내부식성이 우수 

철강에 Si를 확산 침투, 내산성, 내열성, 내식성 향상 
규소 또는 페로 실리콘 (FeSi0 합금분말 중에 제품을 넣어 환원성의 염소가스 분위기 중에서 가열하여 확산 
930 ~ 1000도에서 저탄소강은 2시간 처리하여 0.5 ~ 0.8mm 정도의 Si 피막층을 확보