기계공작법

7 편 열 처 리 와 표 면 처 리
[2] 강의 방식법(防蝕法)(교과서 p.574) (1) 삼투법(渗透法): 금속을 가열하여 Zn, Al, Cr 등으로 피복함과 동시에 확산(擴散)에 의한 합금피복을 얻는 방법으로서, 이미 도금된 것을 가열하여 합금피복층을 얻는 방법과 금속을 피복제 분말 속에 매몰하여 가열하는 방법이 있다. 삼투법은 주로 철강제품에 대하여 이용되며 강의 내식성, 방수성(防銹性) 및 내마모성을 증가시키는 데 목적을 둔다. (1-1) Zn 삼투법(zincing): 강제품을 청정(淸淨)한 후 200 mesh 정도의 85 ~ 90% Zn 분말과 함께 철제 용기에 넣어 밀봉하고 전기 또는 gas 열로 350 ~ 375℃에서 2 ~ 3시간 유지하면 0.05mm 정도의 Zn 삼투층이 생긴다. 이 방법은 소형 제품에 적합하고, 피막층이 균일하다. (1-2) Al 삼투법(calorizing): 중량비 Al 50%, Al₂O₃ 45%, NH₄Cl 5%로 된 혼합 분말을 철제품과 함께 철제 상자에 넣고 850 ~ 950℃에서 2시간 정도 가열하면 내고온산성의 화학층인 FeAl₃가 생기는데 이것은 취성이 크므로 너무 두껍게 하지 않는 것이 좋다. Fe: 50%와 Al: 50%의 분말을 사용하면 확산속도가 순 Al 분말의 경우보다 빠르며, 확산층의 두께 조정도 용이하다. 강과 황동의 처리온도는 700 ~ 800℃이다. (1-3) Cr 삼투법(chromizing): 중량비 Cr 55%, Al₂O₃ 45%의 혼합분말과 철제품을 용기에 넣고 Cr는 산화막이 생기기 쉬우므로 진공 또는 수소와 같은 환원성 기체 분위기 상태에서 밀봉하여 1300~1400℃로 3~4시간 가열하면 내식성이 큰 Cr 확산층이 형성된다. Cr는 증기압이 낮으므로 확산제인 NH₄Cl 또는 NaCl을 1~2% 정도 첨가하면 더욱 효과적이다. 주형 내면에 Cr 분말과 물유리의 혼합물을 바르고 건조시킨 후 용탕을 주입하여 얻은 강 ingot을 압연하면 표면에 Cr을 다량 함유한 내식성 강판을 얻을 수 있다. 저탄소강일수록 Cr의 농도가 크고 대기, 수증기 및 묽은 질산에 대해서는 내식성이 우수하나 묽은 염산과 황산에 대해서는 쉽게 부식된다. (1-4) Si 삼투법(siliconizing): Si 분말과 강제품을 환원성 또는 불활성 분위기의 철제 상자 속에 넣어 밀봉하고 900~1000℃에서 2시간 정도 가열하면 Si를 15% 정도 함유한 내식성이 큰 0.7mm 정도 두께의 확산층이 생긴다. (2) 도금법: 녹(rust)이 잘 생기지 않는 금속의 피막을 철강 제품의 표면에 형성시켜 방수(防銹; rust prevention)하는 방법으로서 습식도금법과 건식도금법이 있다. (2-1) 습식도금법: 금속염의 용액을 전해액으로 하여 양극(陽極)에는 피복제의 금속을 , 음극(陰極)에는 도금될 제품을 연결하여 직류를 통하면 전기분해에 의한 양 ion 이 음극인 제품에 부착된다. 도금하기 전에 제품의 표면을 황산(5 ~ 10%) 또는 염산(3 ~ 7%) 용액으로 청정(淸淨)하며, 도금 후에는 온수로 씻는 등의 후처리를 하여야 한다. (2-2) 건식도금법: 피복제의 용융금속에 제품을 넣어서 피복하는 방법으로서, 주로 Sn, Zn, Pb, Al 등이 피복제로 사용된다. 이 방법은 제품의 미관보다는 방식(防蝕)에 중점을 두는 경우에 이용된다. (3) 도장법: 철강 표면을 청정(淸淨)한 다음 액상의 방수도료(防銹塗料)를 고화(固化)시키는 방법으로서 유성도료(油性塗料)인 보일유(boiled oil), bitumen 도료인 asphalt 및 coaltar, 합성수지도료인 phenol 수지 등이 있다. 보일유(boiled oil): 아마인유(亞麻仁油) 등에 건조제를 넣고 가열하여 건조성을 높인 건성유(乾性油)

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[2] 강의 방식법(防蝕法)(교과서 p.574)

(1) 삼투법(渗透法):

금속을 가열하여 Zn, Al, Cr 등으로 피복함과 동시에 확산(擴散)에 의한 합금피복을 얻는 방법으로서, 이미 도금된 것을 가열하여 합금피복층을 얻는 방법과 금속을 피복제 분말 속에 매몰하여 가열하는 방법이 있다. 삼투법은 주로 철강제품에 대하여 이용되며 강의 내식성, 방수성(防銹性) 및 내마모성을 증가시키는 데 목적을 둔다.

(1-1) Zn 삼투법(zincing):

강제품을 청정(淸淨)한 후 200 mesh 정도의 85 ~ 90% Zn 분말과 함께 철제 용기에 넣어 밀봉하고 전기 또는 gas 열로 350 ~ 375℃에서 2 ~ 3시간 유지하면 0.05mm 정도의 Zn 삼투층이 생긴다. 이 방법은 소형 제품에 적합하고, 피막층이 균일하다.

(1-2) Al 삼투법(calorizing):

중량비 Al 50%, Al₂O₃ 45%, NH₄Cl 5%로 된 혼합 분말을 철제품과 함께 철제 상자에 넣고 850 ~ 950℃에서 2시간 정도 가열하면 내고온산성의 화학층인 FeAl₃가 생기는데 이것은 취성이 크므로 너무 두껍게 하지 않는 것이 좋다. Fe: 50%와 Al: 50%의 분말을 사용하면 확산속도가 순 Al 분말의 경우보다 빠르며, 확산층의 두께 조정도 용이하다. 강과 황동의 처리온도는 700 ~ 800℃이다.

(1-3) Cr 삼투법(chromizing):

중량비 Cr 55%, Al₂O₃ 45%의 혼합분말과 철제품을 용기에 넣고 Cr는 산화막이 생기기 쉬우므로 진공 또는 수소와 같은 환원성 기체 분위기 상태에서 밀봉하여 1300~1400℃로 3~4시간 가열하면 내식성이 큰 Cr 확산층이 형성된다. Cr는 증기압이 낮으므로 확산제인 NH₄Cl 또는 NaCl을 1~2% 정도 첨가하면 더욱 효과적이다. 주형 내면에 Cr 분말과 물유리의 혼합물을 바르고 건조시킨 후 용탕을 주입하여 얻은 강 ingot을 압연하면 표면에 Cr을 다량 함유한 내식성 강판을 얻을 수 있다. 저탄소강일수록 Cr의 농도가 크고 대기, 수증기 및 묽은 질산에 대해서는 내식성이 우수하나 묽은 염산과 황산에 대해서는 쉽게 부식된다.

(1-4) Si 삼투법(siliconizing):

Si 분말과 강제품을 환원성 또는 불활성 분위기의 철제 상자 속에 넣어 밀봉하고 900~1000℃에서 2시간 정도 가열하면 Si를 15% 정도 함유한 내식성이 큰 0.7mm 정도 두께의 확산층이 생긴다.

(2) 도금법:

녹(rust)이 잘 생기지 않는 금속의 피막을 철강 제품의 표면에 형성시켜 방수(防銹; rust prevention)하는 방법으로서 습식도금법과 건식도금법이 있다.

(2-1) 습식도금법:

금속염의 용액을 전해액으로 하여 양극(陽極)에는 피복제의 금속을 , 음극(陰極)에는 도금될 제품을 연결하여 직류를 통하면 전기분해에 의한 양 ion 이 음극인 제품에 부착된다. 도금하기 전에 제품의 표면을 황산(5 ~ 10%) 또는 염산(3 ~ 7%) 용액으로 청정(淸淨)하며, 도금 후에는 온수로 씻는 등의 후처리를 하여야 한다.

(2-2) 건식도금법:

피복제의 용융금속에 제품을 넣어서 피복하는 방법으로서, 주로 Sn, Zn, Pb, Al 등이 피복제로 사용된다. 이 방법은 제품의 미관보다는 방식(防蝕)에 중점을 두는 경우에 이용된다.

(3) 도장법:: 철강 표면을 청정(淸淨)한 다음 액상의 방수도료(防銹塗料)를 고화(固化)시키는 방법으로서 유성도료(油性塗料)인 보일유(boiled oil), bitumen 도료인 asphalt 및 coaltar, 합성수지도료인 phenol 수지 등이 있다.

보일유(boiled oil): 아마인유(亞麻仁油) 등에 건조제를 넣고 가열하여 건조성을 높인 건성유(乾性油)