금속 주조 부품의 표면 처리

금속표면처리는 금속모재의 표면에 모재의 기계적, 물리적, 화학적 성질이 다른 표면층을 인위적으로 형성하는 공정이다. 표면 처리의 목적은 제품의 내식성, 내마모성, 장식 또는 기타 특수 기능 요구 사항을 충족하는 것입니다. 금속 주조의 경우 더 일반적으로 사용되는 표면 처리 방법으로는 기계적 연마, 화학적 처리, 표면 열처리 및 표면 분사가 있습니다. 금속 주물의 표면 전처리는 공작물의 표면을 청소, 청소, 디버링, 탈지 및 탈산하는 것입니다.

표면 처리에는 두 가지 설명이 있습니다. 하나는 전처리, 전기 도금, 도장, 화학적 산화, 열 분사 등을 포함한 많은 물리적, 화학적 방법을 포함하는 일반 표면 처리입니다. 다른 하나는 좁게 정의된 표면 처리입니다. 즉 샌드블래스팅, 폴리싱 등의 가공만 하는 것으로 우리가 흔히 전처리라고 부르는 작업이다.

 

표면 처리	응용
아연 도금	합금강 주물, 탄소강 주물, 분말 야금으로 만든 부품
무전해 아연 코팅	강철 부품에 무전해 아연 풍부 코팅
무전해 니켈 도금	강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 부품에 무전해 니켈 도금
주석-아연 도금	강철 부품에 주석-아연 도금
크롬 도금	합금강 주물, 구리 기반 합금 주물
니켈 도금	강철, 스테인리스강, 알루미늄 부품에 무전해 니켈 도금
크롬-니켈 도금	황동 부품, 청동 부품
아연 니켈 도금	강철 주물, 황동 주물, 청동 주물 부품
구리-니켈-크롬 도금	강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄 부품에 구리-니켈-크롬 도금
구리 도금	강철 부품에 도금
아노다이징	알루미늄 프로파일, 가공 및 다이캐스트 알루미늄 부품의 아노다이징 및 경질 아노다이징
그림	철, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 강철 부품의 도장 및 건조 필름
산성 세척	스테인레스강 주물, 열처리 부품, 초합금, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 부품의 산 세척
패시베이션	모든 종류의 스테인레스 스틸 패시베이션
인산염 처리	일반 주조품 및 가공 부품의 아연 및 망간 인산염 처리
전기영동	강철 부품의 전기 영동
전해연마	스테인레스 부품의 전해연마
와이어 드로잉	주조, 용접 및 단조에 의한 스테인레스 스틸 부품

 

1. 표면 전처리

가공, 운송, 보관 등의 과정에서 금속 가공물의 표면에는 산화물 스케일, 녹 주물사, 용접 슬래그, 먼지, 기름 및 기타 오물이 있는 경우가 많습니다. 코팅이 공작물 표면에 단단히 부착되도록 하려면 도장하기 전에 공작물의 표면을 청소해야 합니다. 그렇지 않으면 금속에 대한 코팅의 결합력과 내식성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 코팅을 하더라도 모재를 손상시키게 됩니다. 층 보호 아래에서 계속 부식되어 코팅이 벗겨져 공작물의 기계적 특성과 서비스 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 금속 공작물의 표면 전처리 목적은 코팅 요구 사항에 적합한 우수한 기판을 제공하고 우수한 품질의 보호 층을 얻으며 제품의 수명을 연장하는 것임을 알 수 있습니다.

 

2. 기계적 처리

주로 와이어 브러시 롤러 연마, 쇼트 블라스팅 및 샌드 피닝이 포함됩니다.

브러시 연마는 브러시 롤러가 모터에 의해 구동되며 브러시 롤러가 스트립의 상하 표면을 롤링 피스의 이동과 반대 방향으로 고속 회전하여 산화물 스케일을 제거하는 것입니다. 브러시 처리된 산화철 스케일은 폐쇄 순환 냉각수 세척 시스템을 통해 세척됩니다.

쇼트블라스트(shot blasting)는 원심력을 이용하여 발사체를 가속시키고 녹 제거 및 청소를 위해 공작물에 투사하는 방법입니다. 그러나 쇼트 블라스팅은 유연성이 부족하고 현장에 따라 제한됩니다. 공작물을 청소할 때 약간 눈이 멀고 청소할 수 없는 공작물 내부 표면에 죽은 모서리가 생성되기 쉽습니다. 장비의 구조가 복잡하고, 마모되는 부품이 많고, 특히 블레이드 및 기타 부품이 빨리 마모되고, 유지 관리 공수가 많고, 비용이 높으며, 일회성 투자가 큽니다. 표면 처리를 위해 쇼트 블라스팅을 사용하면 충격력이 크고 청소 효과가 분명합니다.

그러나 쇼트 피닝에 의한 박판 공작물 처리는 공작물을 쉽게 변형시킬 수 있으며, 스틸 쇼트가 공작물의 표면에 부딪혀(쇼트 블라스팅 또는 쇼트 피닝에 관계없이) 금속 기판을 변형시킵니다. 산화철과 산화철은 가소성이 없기 때문에 부서집니다. 벗겨낸 후 유막이 재료와 함께 변형되기 때문에 쇼트블라스팅과 쇼트블라스팅으로는 오일얼룩이 있는 작업물에 생긴 오일얼룩을 완전히 제거할 수 없습니다. 기존 공작물 표면 처리 방법 중 가장 좋은 세척 효과는 샌드블라스팅(sandblasting)이다. 샌드블라스팅은 요구 사항이 더 높은 작업물 표면을 청소하는 데 적합합니다.

 

3. 플라즈마 처리

플라즈마는 양전하를 띤 양전하 입자와 음전하 입자(양이온, 음이온, 전자, 자유 라디칼 및 다양한 활성 그룹 등 포함)의 집합체입니다. 양전하와 음전하가 동일합니다. 그러므로 고체, 액체, 기체 상태 외에 물질이 존재하는 네 번째 상태인 플라즈마 상태를 플라즈마라고 부른다. 플라즈마 표면 처리기는 플라즈마 발생기, 가스 전달 파이프라인 및 플라즈마 노즐로 구성됩니다. 플라즈마 발생기는 노즐 강관에서 고압, 고주파 에너지를 발생시켜 활성화 및 제어하여 글로우 방전으로 저온 플라즈마를 발생시키고, 압축공기의 도움으로 플라즈마를 가공물의 표면에 분사시키는 장치입니다.

플라즈마와 가공 대상물의 표면이 만나면 대상물의 변화와 화학반응이 일어납니다. 표면을 세정하고 그리스, 보조첨가제 등 탄화수소 오염물질을 제거하거나 식각하여 거칠게 하거나 치밀한 가교층을 형성하거나 산소를 함유한 극성기(수산기, 카르복실기)를 도입한 경우 등 이러한 그룹은 다양한 코팅재료의 접착촉진 효과를 발휘하며 접착 및 도료 용도에 최적화되어 있습니다. 동일한 효과로 플라즈마 처리 표면을 적용하면 매우 얇은 고장력 코팅 표면을 얻을 수 있으며 이는 접착, 코팅 및 인쇄에 유리합니다. 접착력을 높이기 위해 다른 기계, 화학 처리 및 기타 강력한 구성 요소가 필요하지 않습니다.

 

4. 전기화학적 방법

전기 화학적 표면 처리는 전극 반응을 사용하여 공작물 표면에 코팅을 형성하며 주로 전기 도금 및 양극 산화를 포함합니다.

공작물이 전해질 용액의 음극인 경우. 외부 전류의 작용으로 표면에 코팅을 형성하는 과정을 전기도금이라고 합니다. 도금층은 금속, 합금, 반도체 또는 구리 도금, 니켈 도금 등과 같은 다양한 고체 입자를 포함할 수 있습니다.

전해질 용액에 있는 동안 공작물은 양극입니다. 외부 전류의 작용으로 표면에 산화막을 형성하는 과정을 알루미늄 합금의 양극산화와 같은 양극산화라고 합니다. 강의 산화 처리는 화학적 방법이나 전기화학적 방법으로 수행할 수 있습니다. 화학적 방법은 공작물을 산화 용액에 넣고 화학적 작용에 의존하여 강철의 블루잉과 같이 공작물 표면에 산화막을 형성하는 것입니다.

 

5. 화학적 방법

화학적 방법의 표면 처리는 전류 효과가 없으며 화학 물질의 상호 작용을 사용하여 공작물 표면에 도금층을 형성합니다. 주요 방법으로는 화성코팅 처리와 무전해 도금이 있다.

전해액에서 금속 공작물은 외부 전류 작용이 없으며 용액 중의 화학 물질이 공작물과 상호 작용하여 표면에 코팅을 형성하는 것을 화성 피막 처리라고합니다. 금속 표면의 블루잉, 인산염 처리, 패시베이션 및 크롬염 처리 등. 전해질 용액에서는 외부 전류의 영향 없이 공작물의 표면이 촉매 처리됩니다. 용액에서는 화학물질의 환원으로 인해 가공물의 표면에 특정 물질을 석출시켜 코팅을 형성하는 과정을 무전해 니켈, 무전해 동도금 등 무전해 도금이라 한다.

 

6. 열간 가공 방법

열간 가공 방법은 고온 조건에서 재료를 녹이거나 열 확산시켜 공작물 표면에 코팅을 형성하는 것입니다. 주요 방법은 다음과 같습니다.

1) 용융도금
금속 가공물을 용융 금속에 넣어 표면에 코팅을 형성하는 공정을 용융 아연 도금, 용융 알루미늄과 같은 용융 도금이라고 합니다.

2) 용사
용융된 금속을 미립화하여 가공물의 표면에 분사하여 코팅을 형성하는 과정을 아연용사, 알루미늄용사 등 열용사라고 합니다.

3) 핫 스탬핑
가공물의 표면에 금속박을 가열하고 압착하여 코팅층을 형성하는 과정을 핫스탬핑 알루미늄박과 같이 핫스탬핑이라고 한다.

4) 화학적 열처리
가공물이 화학물질과 접촉하여 가열되고, 고온에서 특정 원소가 가공물 표면에 들어가는 과정을 질화, 침탄 등 화학적 열처리라고 합니다.

 

7. 전기영동

전극으로서 전도성 수용성 또는 수유화 도료에 피가공물을 넣고, 도료 내의 다른 전극과 회로를 형성합니다. 전기장의 작용에 따라 코팅 용액은 하전된 수지 이온으로 해리되고 양이온은 음극으로 이동하며 음이온은 양극으로 이동합니다. 이러한 하전된 수지 이온은 흡착된 안료 입자와 함께 작업물의 표면에 전기 영동되어 코팅을 형성합니다. 이 과정을 전기영동이라고 합니다.

 

8. 정전분사

DC 고전압 전기장의 작용에 따라 원자화된 음전하 페인트 입자는 양전하를 띤 공작물 위로 날아가 페인트 필름을 얻습니다. 이를 정적 스프레이라고 합니다.