특수강 표면에 치수변화 없이 내산화성과 전도성이 우수한 두꺼운 선택 초 경질층 형성기술

어느 업체 사장님이 전화로 800 ℃ 고온에서 전기가 통하는 세라믹 코팅을 할 수 있느냐고 문의 전화가 왔습니다. 자세한 용도는 이야기 하지 않으면서 기술적인 문의를 하는 경우 대답하기가 참 난감합니다. 그래서 세라믹 코팅은 원래 전기가 통할 수 없는 재질이라고 대답했습니다. 그렇지만 세라믹 상에 금속을 도금을 하면 전기가 통하는 코팅을 할 수 있다고 했습니다. 질문을 하시는 분은 내용을 다 알고 질문을 하지만 어느 제품이나 재질 형상에 대해 자세하게 설명해주지 않으면, 기술 문의에 대답을 하기가 참 어렵습니다.

이 전화를 끊고 나서 갑자기 제가 실험한 선택 초경질 경화처리 기술이 생각났습니다. 제 블로그의 앞부분 에서도 여러 번 소개했지만 여러 종류의 특수강 표면 선택 경화처리를 지금까지 개발해 왔습니다. 선택 초경질 경화처리 기술이란 우리가 일반적으로 알고 있는 경화처리인 침탄, 질화, 침탄질화, 플라즈마 코팅, CVD 코팅 등이 아닙니다.

제가 개발한 선택 초경질 경화처리 기술은 특수 화학 약품들을 수많은 실험을 통하여 최적의 조성으로 배합하여 특수강 표면에 선택적으로 바른 후 800 ℃이상의 온도에서 1시간에서 3시간 정도를 열처리를 하면 바른 부위가 다양한 조성의 초경질(Hv 1,800 이상의 경도)층으로 변하는 기술입니다.

제가 개발한 기술에 의해 SKD 61종 금형강 표면에 형성된 초경질 층 중에 두 종류(AB Coating, CC Coating)와 SKD 61종을 퀜칭 템퍼링한 시편과 SUS 304 시편을 대기중에 800 ℃ 온도에서 시간 변화에 따른 중량증가를 측정한 결과를 아래 그림에 나타내었습니다.

결과에서 보듯이 대기 중에 800 ℃에서 시간이 증가함에 따라 지속적으로 무게가 증가하는(무게증가는 산화되는 양이 많다는 뜻임) SKD 61종을 퀜칭 템퍼링한 시편은 열간 단조 금형 강임에도 불구하고 비교 시편 중 가장 나쁜 내산화성을 나타내었습니다. 반면에 SUS 304는 초기의 2 ~3 시간동안 산화물 생성이 급격히 증가하나 그 후에는 그 값이 거의 변화가 없는 것으로 나타났습니다. 이 중에서 가장 내산화성이 우수한 선택 경화층은 CC Coating 층으로 표면경도가 Hv 1,400 이상이며 경화층의 두께가 100 미크론 이상의 경도를 가지고 전기 전도성이 있으며 처리단가가 저렴한 특성이 있습니다.

본 기술 적용 분야는 대기중 고온에서 사용되는 내마모용 부품으로 항공기나 선박의 추진체 및 발전기용 부품, 원자력 발전소 고온 내산화성 부품, 고체 연료전지용 고온 내산화용 부품, 고온 파우더 이송용 파이프, 이음매, 벤딩부 부품, 세라믹과 유리와 플라스틱의 forming 금속 금형, 각종 고온 파쇄기 부품, 섬유 방직기 부품등이 있습니다.

   

 

 

                그림 SKD 61종 금형 강에 다양한 초경질 경화처리 후 800℃ 대기 중에서 가열한 시간 변화에 따른 내 산화성 비교