금속 표면 처리 기술에 대한 궁극적인 가이드

표면 처리는 물리, 화학, 야금 및 열처리가 교차하는 최첨단 기술을 사용하여 부품 표면의 상태와 특성을 변경하여 미리 정해진 성능 요구 사항을 충족하기 위해 핵심 재료와의 조합을 최적화하는 프로세스입니다.

표면 처리는 내식성, 내마모성, 장식 또는 기타 특수 기능에 대한 제품의 요구 사항을 충족하기 위해 기판 재료의 표면에 기판과 다른 기계적, 물리적, 화학적 특성을 가진 층을 인위적으로 형성하는 것입니다.

표면 처리의 목적에 따라 표면 처리 기술은 표면 강화 처리, 표면 장식 처리, 표면 부식 방지 처리, 표면 수리 처리로 나눌 수 있습니다. 일반적인 표면 처리 방법에는 열분사, 샷 피닝, 샌드블라스팅, 표면 압연, 이온 도금, 레이저 표면 강화, 연마, 일반 전기 도금, 특수 전기 도금, 강철 산화, 강철 인산화, 알루미늄 양극 산화 및 착색 처리, 도장 및 플라스틱 스프레이 등이 있습니다.

I. 샷 피닝

샷 블라스팅 강화라고도 하는 샷 피닝은 부품의 피로를 줄이고 수명을 개선하는 효과적인 방법 중 하나입니다. 샷 피닝 강화는 스틸 샷이라고 하는 수많은 작은 구형 미디어를 고속으로 연속 분사하여 부품 표면에 두드려서 표면에 잔류 압축 응력 층을 생성하는 공정입니다.

각 스틸 샷이 금속 부품에 부딪힐 때 표면을 망치로 두드리는 미니 망치처럼 작용하여 작은 홈이나 함몰을 만들기 때문입니다. 이러한 함몰을 형성하려면 금속 표면층이 늘어나야 합니다.

표면 아래에 압축된 입자는 표면을 원래 모양으로 복원하려고 시도하여 높은 압축력 하에서 반구를 생성합니다. 무수히 많은 함몰이 겹쳐져 균일한 잔류 압축 응력 층을 형성합니다. 궁극적으로 부품의 피로 강도가 크게 향상되고 압축 응력 층의 보호 아래 부품의 수명이 연장됩니다.

샷 피닝에 사용되는 장비는 그림 1과 같이 샷 피닝 기계입니다.

샷 피닝의 방법에는 일반적으로 그림 2와 3과 같이 수동 및 기계식 샷 피닝이 있습니다.

샷 피닝에 일반적으로 사용되는 매체는 직경 0.5 ~ 2mm의 모래 입자 또는 금속 샷이며, 모래 재료는 종종 Al₂O₃ 또는 SiO₂입니다. 표면 처리의 효과는 샷의 크기, 샷의 속도 및 지속 시간과 관련이 있습니다. 샷 피닝은 부품 강도, 내마모성, 피로 강도 및 내식성을 개선하고 표면 무광택 마감, 탈산소 및 잔류 스트레스 제거 주조, 단조 및 용접에 사용됩니다.

샷 피닝은 간단한 장비, 저렴한 비용, 공작물의 모양과 위치에 대한 제한이 없고 편리한 작동으로 공장에서 널리 채택된 표면 강화 공정이지만 작업 환경이 열악합니다.

샷 피닝과 샌드 블라스팅은 모두 고압 공기 또는 압축 공기를 동력으로 사용하여 공작물 표면을 향해 고속으로 분사하여 세척 효과를 얻지만 그림 4와 같이 매체의 선택이 다르며 효과도 다릅니다.

II. 샌드 블라스팅

샌드블라스팅은 기계식 또는 정제된 압축 공기를 사용하여 금속 제품 표면을 향해 모래 흐름을 강하게 분사하는 공정으로, 모래 흐름의 강한 충격을 이용하여 제품에 묻은 먼지를 제거하여 청소 또는 장식 목적을 달성합니다.

샌드블라스팅의 주요 용도는 다음과 같습니다:

• 부품 표면의 녹, 용접 슬래그, 탄소 침전물, 오래된 페인트 층, 그리스를 제거합니다.
• 주조품, 단조품 또는 열처리된 부품의 표면에서 성형 모래와 산화물 스케일을 제거합니다.
• 부품 표면의 버 또는 방향성 스크래치 제거.
• 감소 표면 거칠기 을 증가시켜 기판과 코팅층 사이의 접착력을 향상시킵니다.
• 부품을 무광택 난반사 상태로 만듭니다. 블라스팅에 사용되는 모래는 건조하고 깨끗하며 불순물이 없어야 하며 재료의 특성에 영향을 미치지 않아야 합니다. 일반적인 샌드 블라스팅 장비는 그림 5에 나와 있습니다.

III. 전기 도금

전기 도금은 접착력이 좋은 비교적 균일하고 조밀한 코팅층으로 재료 또는 부품을 덮어 표면 특성과 외관을 변경하여 재료 보호 또는 장식의 목적을 달성 할 수 있습니다. 전기 도금은 제품을 아름답고 내구성 있게 만드는 것 외에도 금속 제품의 내식성, 내마모성, 내열성, 반사성, 전도성, 윤활성, 표면 경도를 개선하고 마모된 부품 치수 및 표면 결함을 수리하는 등의 특수 기능을 얻을 수 있습니다.

예를 들어 반도체 장치의 금 도금은 매우 낮은 접촉 저항을, 전자 부품의 주석 도금은 우수한 납땜성을, 피스톤 링과 샤프트의 크롬 도금은 높은 내마모성을, 그리고 구리 도금은 국소 침탄을 방지하고 주석 도금은 국소 질화를 방지할 수 있습니다. 일반적인 전기 도금 공정 흐름은 그림 6에 나와 있습니다.

현재 널리 사용되는 전기 도금 공정에는 구리 도금, 니켈 도금, 크롬 도금, 아연 도금, 은 도금, 금 도금 등이 있습니다. 니켈 도금을 예로 들면 다음과 같습니다. 금속 부품 를 음극으로, 니켈 판을 양극으로 하는 금속염(NiSO₄) 용액에 담근 후 직류 전원에 연결하면 금속 니켈 도금층이 공작물에 증착되며, 작동 원리는 그림 7에 나와 있습니다.

1. 기존 전기 도금

(1) 아연 도금

철강 부품의 아연 도금은 주로 부식 방지 역할을 하며 전체 전기 도금 부품의 1/3~1/2를 차지하여 모든 유형의 도금 중 가장 많은 생산량을 차지합니다. 아연 도금은 저비용, 우수한 내식성, 미관 등의 장점을 가지고 있으며 경공업, 전자기계, 농기계, 방위 산업 등에서 널리 사용됩니다.

(2) 카드뮴 도금

해양 및 습한 고온 대기 환경에서 강철 부품의 카드뮴 도금은 아연 도금보다 더 나은 보호 성능을 제공합니다. 항공, 해양 및 전자 산업의 부품은 대부분 카드뮴 도금을 사용합니다. 그러나 카드뮴 염은 독성이 있고 심각한 환경 오염을 유발하기 때문에 카드뮴 도금의 적용이 제한됩니다.

(3) 주석 도금

주석의 부식 생성물은 인체에 무해하고 납땜이 용이하여 식품 캔 포장, 음료수 용기, 식기 및 전자 산업에서 주석 도금이 널리 사용됩니다.

(4) 구리 도금

구리 도금은 표면 코팅과 모재 사이의 접착력을 향상시키기 위해 다른 코팅의 중간층으로 사용되는 경우가 많습니다. 전력 산업에서 구리 도금 철선은 구리 소비를 줄이기 위해 순수 구리 도체를 대체하는 데 사용할 수도 있습니다.

(5) 니켈 도금

니켈 도금은 보호 장식과 기능성 모두에 사용되는 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 전자는 주로 자전거, 시계, 가전제품, 하드웨어 제품, 자동차, 카메라 등의 부품에 보호용 장식 코팅을 하는 데 사용되며, 후자는 마모되기 쉬운 제품의 수리용 전기 도금에 주로 사용됩니다.

(6) 크롬 도금

크롬은 대기 중에서 오랫동안 광택을 유지할 수 있으며 알칼리 용액, 질산, 황산 및 많은 유기산에 반응하지 않습니다. 크롬 도금은 경도가 높고 내마모성이 우수하며 마찰 계수가 낮기 때문에 일반적으로 모재가 녹슬지 않도록 보호용 장식 코팅에 사용되며 제품의 내마모성을 향상시키는 데에도 자주 사용됩니다.

2. 특수 전기 도금

(1) 브러시 도금

브러시 도금은 도금조를 사용하지 않습니다. 회전하는 공작물은 직류 소스의 음극에 연결되고 도금 펜은 양극에 연결되며 도금 펜의 앞쪽 끝은 탈지된 면으로 감쌉니다. 부은 도금 용액은 탈지된 면 슬리브에 담급니다. 전기장의 작용으로 도금 용액의 금속 양이온이 공작물 표면(음극)에서 전자를 얻고 표면에 침착되어 그림 8과 같이 전기 도금 층을 형성합니다.

브러시 도금 층의 두께는 0.01 ~ 0.5mm에 달할 수 있으며 품질이 좋고 접착 강도가 높으며 탱크 도금보다 속도가 빠릅니다. 브러시 도금 장비는 간단하고 작동이 유연하며 로컬 전기 도금 및 현장 작업에 사용할 수 있습니다.

(2) 비금속 전기 도금

비금속 전기 도금은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 등 비금속 제품을 전기 도금하는 것을 말합니다. 비금속 전기 도금의 핵심 공정은 비금속 기판에 전도성 층을 생성하여 전기 도금을 용이하게 하는 표면 금속화입니다. 표면 금속화 방법에는 화학 도금, 스프레이, 브러싱 등이 있습니다. 비금속 전기 도금은 주로 자동차 및 항공기의 특정 장식 부품과 전자 기기 및 탄소 섬유를 차폐하는 데 사용됩니다.

IV. 화학 도금

화학 도금 기술은 다음과 같은 촉매 작용으로 발생하는 금속 증착 공정입니다. 금속제어 가능한 산화 환원 반응을 통해. 전기 도금에 비해 화학 도금 기술은 균일한 코팅, 작은 핀홀, 직류 전원 공급 장치 필요 없음, 부도체에 증착 가능, 특정 특수 특성 등의 특성이 있습니다.

또한 폐액 배출이 적고 환경오염을 최소화하며 비용이 저렴해 점차 많은 분야에서 전기 도금을 대체하며 환경 친화적인 표면 처리 공정으로 자리 잡았습니다. 현재 화학 도금 기술은 전자, 밸브 제조, 기계, 석유화학, 자동차, 항공우주 등의 산업에서 널리 사용되고 있습니다.

화학 도금의 특성:

• 복잡한 모양의 공작물에 균일한 두께의 도금층을 구현할 수 있습니다;
• 도금 층은 미세하고 촘촘한 입자를 가지고 있으며 기공과 균열이 적습니다;
• 비금속 소재에 금속층을 증착할 수 있습니다.

V. 강철의 산화 및 인산염화

1. 산화

산화는 물질적 보호입니다. 강철을 가열하는 기술 부품을 공기 중에 노출시키거나 농축된 산화 용액에 직접 담가 표면에 매우 얇은 Fe₃O₄ 필름을 생성하여 블루밍 또는 흑화라고도 합니다.

강철 산화의 공정 흐름은 화학적 탈지 → 유동 온수 세척 → 유동 냉수 세척 → 1차 산화 → 2차 산화 → 유동 냉수 세척 → 유동 온수 세척 → 보충 처리 → 유동 냉수 세척 → 유동 온수 세척 → 송풍 건조 또는 건조 → 검사 → 오일 침지 → 보관입니다.

2. 인산염

주로 인산염으로 구성된 용액에 강철 공작물을 담그고 표면에 침전되어 불용성 결정성 인산염 전환 필름을 형성하는 것을 인산염 처리라고 합니다. 일반적인 인산염 처리 용액은 인산철 망간 및 인산아연 용액입니다. 처리 후 인산염 처리 필름의 두께는 일반적으로 1 ~ 5μm이며 내식성은 산화 처리의 2 ~ 10 배입니다.

인산염 필름은 피착재에 대한 접착력이 강하고 내식성이 우수하며 절연 성능이 높습니다. 대기, 오일, 벤젠, 톨루엔에 대한 내식성이 우수하고 오일, 왁스, 안료, 페인트에 대한 흡수성이 우수하여 페인트 프라이머로 적합합니다.

그러나 인산염막 자체의 강도와 경도는 상대적으로 낮고 어느 정도 취성이 있습니다. 강철 소재가 크게 변형되면 미세 균열이 나타날 수 있으며 내충격성이 떨어지고 산, 알칼리, 해수 및 증기에 대한 내식성이 좋지 않습니다. 인산염 처리 후 표면 도장이나 오일 침지 처리를 하면 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

인산염 처리에 필요한 장비는 간단하고 조작이 쉬우며 비용이 저렴하고 생산성이 높습니다. 일반 기계 장비의 철강 소재 부품 보호막은 물론 각종 무기의 윤활 및 보호막으로 사용할 수 있습니다.

VI. 코팅

코팅은 금속 및 비금속 표면을 보호 또는 장식용 층으로 덮는 공정을 말합니다. 일반적인 코팅 공정은 표 1에 나와 있습니다.

표 1 일반적인 코팅 공정

생산 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 코팅 공정은 고압 에어리스 스프레이와 정전기 스프레이입니다.

1. 고압 에어리스 스프레이

고압 에어리스 스프레이는 저압(0.4~0.6N/mm²) 압축 공기를 사용하여 고압 펌프를 구동하여 코팅을 10~20N/mm²로 가압한 후 고압 스프레이 건의 특수 노즐을 통해 분사하여 그림 9와 같이 코팅을 형성하는 방식입니다.

고압 에어리스 스프레이의 특징은 다음과 같습니다:

• 일반적인 압축 공기 분사 시 발생하는 페인트 입자 반동 및 페인트 안개 날림 현상이 없습니다;
• 압축 공기 분사보다 몇 배에서 수십 배 높은 높은 생산성;
• 고점도 코팅 스프레이에 적합하며, 한 번의 도포로 100~300μm의 코팅 두께를 얻을 수 있습니다.

2. 정전기 분사

정전 스프레이는 그림 10과 같이 고전압 정전기를 이용하여 음전하를 띤 페인트 입자가 전기장의 반대 방향으로 이동하여 작업물 표면에 페인트 입자를 흡착시키는 스프레이 방식입니다. 정전기 스프레이 장비는 스프레이 건, 스프레이 컵, 정전기 스프레이 고전압 전원 공급 장치 등으로 구성됩니다.

정전기 스프레이는 일반 스프레이보다 생산성이 높고 필름 품질이 우수하여 대량 생산 자동차, 자전거 및 전자 기계 장비의 자동 생산 라인에서 일반적으로 사용됩니다. 그림 11은 차체 정전 스프레이의 개략도를 보여줍니다.

VII. 연마

연마는 부품의 표면을 마무리하는 가공 방법으로 일반적으로 매끄러운 표면 만 얻을 수 있으며 원래 가공 정확도를 향상 시키거나 유지할 수 없습니다. 전처리 조건에 따라 연마 후 표면 거칠기 값 Ra는 0.008 ~ 1.6μm에 도달 할 수 있습니다.

연마는 기계적 연마, 화학적 연마, 전기화학적 연마로 나눌 수 있습니다.

1. 기계적 연마

(1) 휠 연마

고속으로 회전하는 유연한 연마 휠과 매우 미세한 연마재를 사용하여 작업물 표면을 굴리고 미세하게 절단하여 연마합니다. 연마 휠은 여러 겹의 캔버스, 펠트 또는 가죽으로 만들어지며, 큰 부품을 연마하는 데 사용됩니다. 일반적인 휠 연마 작업 프로세스는 그림 12에 나와 있습니다.

a) 핸드헬드 폴리싱
b) 수직 연마
c) 수평 연마

(2) 진동 연마

공작물, 연마재, 연마액이 진동하는 상자에 적재됩니다. 상자의 진동을 통해 공작물과 연마재가 서로 마찰을 일으킵니다. 연마액의 화학적 작용과 결합하여 공작물 표면의 기름, 녹이 제거되고 피크가 연마되어 매끄러운 표면을 얻을 수 있습니다.

진동 연마의 특징은 다음과 같습니다:

• 작은 내부 구멍, 튜브 구멍, 틈새의 사각지대 등 공작물 주변의 버를 빠르게 제거합니다.
• 연마 된 공작물은 원래 정밀도에 영향을 미치지 않으며 모양과 크기의 변화가 없으며 표면 거칠기 값 Ra는 0.01 ~ 0.1μm에 도달하여 밝은 금속 광택을 나타낼 수 있습니다.
• 짧은 시간, 각 처리 시간은 5 ~ 20 분입니다.
• 편리한 작동, 저렴한 비용, 무공해.

2. 화학적 연마

금속 부품을 특수하게 만든 화학 용액에 담그고 금속 표면의 돌출된 부분이 함몰된 부분보다 빠르게 용해되는 현상을 이용하여 부품의 표면을 연마하는 것을 화학 연마라고 합니다. 화학적 연마의 장점은 장비가 간단하고 비교적 복잡한 형상의 부품을 가공할 수 있다는 점입니다.

화학적 연마의 단점:

• 연마 품질은 전해 연마만큼 좋지 않습니다;
• 사용되는 솔루션의 조정 및 재생이 상대적으로 어렵기 때문에 적용이 제한됩니다;
• 작동 과정에서 질산을 사용하면 때때로 다량의 황갈색 유해 가스가 배출되어 심각한 환경 오염을 유발합니다.

3. 전기 화학 연마

전해 연마라고도 하는 전기 화학 연마는 연마할 공작물이 양극 역할을 하고 불용성 금속이 음극 역할을 하며 양 전극을 전해 셀에 동시에 담그고 직류 전류를 가하여 선택적 양극 용해를 일으켜 공작물의 표면 연마를 달성하는 공정입니다.

전기화학적 연마는 화학적 연마와 유사하지만, 직류가 흐르고 공작물을 양극에 연결하여 양극 용해가 일어나며 금속 표면의 융기된 부분이 함몰된 부분보다 빠르게 용해되는 현상을 활용하여 연마가 이루어진다는 점이 차이점입니다.

전해 연마의 장점:

• 일관된 내부 및 외부 색상, 지속적인 광택, 기계적 연마가 닿지 않는 오목한 부분까지 수평을 맞출 수 있습니다;
• 높은 생산성, 낮은 비용;
• 공작물 표면의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

VIII. 버니싱

버니싱은 상온에서 금속의 저온 가소성 특성을 활용하는 압력 마감 공정입니다. 버니싱 공구를 사용하여 공작물 표면에 일정한 압력을 가하여 표면 금속의 플라스틱 흐름이 원래 잔류하는 낮은 골짜기로 채워져 공작물의 표면 거칠기를 줄입니다.

버니싱 표면 금속의 소성 변형으로 인해 표면 구조가 냉간 경화되고 입자가 정제되어 조밀 한 섬유 구조를 형성하고 잔류 응력 층을 생성하여 공작물의 강도와 표면 경도를 개선하여 공작물의 내마모성, 내식성 및 결합 품질을 향상시킵니다. 버니싱은 비절삭 플라스틱 가공 방법입니다.

버니싱의 장점은 다음과 같습니다:

• 표면 거칠기를 개선하고 표면 거칠기 값은 기본적으로 Ra≤0.08μm에 도달할 수 있습니다.
• 진원도를 보정하며, 진원도 오차는 0.01mm 이하입니다.
• 표면 경도를 높입니다.
• 가공된 부품에는 잔류 응력 층이 있어 피로 강도가 약 30% 향상됩니다.
• 결합 품질을 개선하고 마모를 줄이며 부품의 수명을 연장합니다.

IX. 표면 부기 브라이트닝

버니싱은 그림 13과 같이 상온에서 가공된 공작물의 내부 구멍을 통해 조리개보다 직경이 약간 큰 강철 공 또는 기타 모양의 버니싱 도구를 압착하여 정확하고 매끄럽고 강화된 표면을 얻는 과정입니다.

a) 스틸볼 버니싱
b) 다른 모양의 도구로 버니싱하기

버니싱 허용치는 일반적으로 0.07 ~ 0.015mm입니다. 버니싱 후 치수 공차 등급은 IT5 ~ IT7에 도달 할 수 있으며 표면 거칠기 값 Ra는 0.025 ~ 0.8μm에 도달 할 수 있습니다. 버니싱은 일반적으로 프레스 또는 드로잉 벤치에서 수행됩니다.

X. 코팅

1. 열 스프레이

열 스프레이는 금속 또는 비금속 재료를 용융 상태로 가열한 후 압축 가스로 공작물 표면에 지속적으로 분사하여 기판에 단단히 결합된 코팅을 형성함으로써 공작물의 표면층에 필요한 물리적 및 화학적 특성을 부여하는 기술입니다.

용사 기술은 일반 재료 표면에 특수 작업 표면을 만들어 부식 방지, 내마모성, 마찰 감소, 고온 저항, 내산화성, 단열, 전기 절연, 전기 전도성, 마이크로파 방사 보호와 같은 일련의 기능을 달성하여 재료와 에너지를 절약하는 것을 목표로 합니다. 특수 작업 표면을 코팅이라고 하며, 그림 14와 같이 코팅을 만드는 방법을 용사라고 합니다.

열 분무의 특징은 다음과 같습니다:

(1) 유연한 프로세스

용사 대상은 10mm 내부 구멍과 같은 작은 것부터 교량이나 철탑과 같은 큰 것까지 다양하며, 실내 또는 현장에서 할 수 있고 표면 전체에 적용하거나 국부적으로 적용할 수 있습니다.

(2) 공작물의 응력 변형 최소화

분사하는 동안 기판을 저온으로 유지할 수 있어 작업물의 응력 변형이 거의 발생하지 않습니다.

(3) 높은 생산성

시간당 분사되는 물질의 무게는 수 킬로그램에서 수십 킬로그램에 달하므로 생산성이 높습니다.

열 분무의 적용 분야는 다음과 같습니다:

(1) 부식 방지

주로 대형 수문 철제 게이트, 제지 기계 건조 실린더, 탄광의 지하 철 구조물, 고압 송전탑, 방송국 안테나, 대형 철교, 화학 공장의 대형 탱크 및 파이프 라인의 부식 방지 스프레이에 사용됩니다.

(2) 내마모성

마모된 부품을 수리하거나 팬 메인 샤프트, 고로 튜예어, 자동차 크랭크 샤프트, 공작기계 스핀들, 공작기계 가이드 레일, 디젤 엔진 실린더 라이너, 유전 드릴 로드, 농기계 블레이드 등 마모되기 쉬운 부품에 내마모성 재료를 미리 분사하여 마모된 부품을 수리할 수 있습니다.

(3) 특수 기능 레이어

스프레이를 통해 항공우주, 원자력 및 기타 분야에서 널리 사용되는 고온 저항, 단열, 전기 전도성, 절연, 방사선 보호 등과 같은 표면층의 특정 특수 특성을 얻을 수 있습니다.

일반적인 열 스프레이 기술에는 화염 스프레이, 아크 스프레이, 플라즈마 스프레이 등이 있습니다.

2. 화염 분사

불꽃을 열원으로 사용하여 금속 및 비금속 재료를 용융 상태로 가열하고 고속 기류로 추진하여 미스트 스트림을 형성하여 기판에 분사합니다. 기판에 닿은 작은 용융 입자는 소성 변형을 거쳐 층층이 쌓인 코팅을 형성합니다. 이 과정을 그림 15에 표시된 것처럼 화염 스프레이라고 합니다. 화염 스프레이 건은 그림 16에 나와 있습니다.

일반적인 화염 분사 방법에는 옥시-아세틸렌 화염 분말 분사 및 옥시-아세틸렌 화염 와이어 분사가 있습니다. 옥시-아세틸렌 화염 분말 분무는 간단한 장비를 사용하며 현장에서 수행할 수 있어 장비 유지보수에 적합합니다.

(1) 화염 분사 기술의 장점

• 금속 및 비금속 기판 모두에 분사할 수 있으며, 기판의 모양과 크기는 일반적으로 제한되지 않지만 작은 구멍은 아직 분사할 수 없습니다.
• 금속, 합금, 세라믹, 복합 재료 등 다양한 코팅 재료를 코팅 재료로 사용할 수 있어 표면이 내식성, 내마모성, 고온 저항성, 단열성 등 다양한 특성을 갖도록 할 수 있습니다.
• 코팅의 다공성 구조는 오일 저장 윤활 및 마찰 감소 성능을 가지며 경상을 포함하는 스프레이 코팅의 매크로 경도는 450HBW에 도달 할 수 있으며 스프레이 용접 층은 65HRC에 도달 할 수 있습니다.
• 화염 분무는 기판에 거의 영향을 미치지 않으며 기판의 표면 온도는 200 ~ 250 ℃, 전체 온도는 70 ~ 80 ℃이므로 기판의 변형이 적고 재료 구조가 변하지 않습니다.

(2) 화염 분사 기술의 단점

• 스프레이 코팅과 피착재 사이의 결합 강도가 상대적으로 낮고 교대 하중과 충격 하중을 견딜 수 없습니다.
• 기판 표면 준비에 대한 높은 요구 사항.
• 화염 분사 공정은 다양한 조건의 영향을 받으며, 코팅의 품질을 감지할 수 있는 효과적인 방법은 아직 없습니다.

3. 아크 스프레이

아크 스프레이는 그림 17과 같이 연속적으로 공급되는 두 개의 금속 와이어 사이에 전기 아크를 연소시켜 금속을 녹이고, 고속 기류로 용융 금속을 분무한 다음, 분무된 금속 입자를 가속하여 공작물에 분사하여 코팅을 형성하는 기술입니다. 아크 스프레이는 철 구조물 및 기계 부품의 부식 방지, 내마모성, 수리 등 실제 엔지니어링 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 용사 방법입니다.

아크 스프레이의 특징은 다음과 같습니다:

(1) 긴 부식 방지 수명

다양한 부식 환경과 특정 작업 특성을 기반으로 합리적인 코팅 설계를 통해 아크 스프레이의 현재 오래 지속되는 부식 방지 코팅 시스템의 내식 수명은 용융 아연 도금의 2-3 배, FRP 코팅의 2-3 배인 50 년 이상에 도달했습니다.

(2) 금속 기판과의 높은 결합 강도

아크 스프레이 층과 기판은 임베딩 및 미세 금속 결합으로 결합되어 화염 스프레이의 3배에 달하는 높은 결합 강도를 보이며 모든 부식 방지 코팅 중 가장 높습니다.

(3) 높은 생산성

아크 스프레이는 옥시 아세틸렌 화염 스프레이에 비해 이중 와이어를 도입하여 단일 기계 생산성을 3~4배 향상시킵니다.

(4) 우수한 코팅 품질

아크 스프레이는 전기 아크 가열로 선재를 가열하여 용융 온도가 높고 용융이 균일하여 작업물의 열 스트레스에 영향을 주지 않고 조밀한 분사 및 안정적인 코팅 품질을 제공하는 반면, 옥시 아세틸렌 화염 스프레이는 화염 가열로 선재의 용융 온도가 낮고 산화 및 탄화 등의 위험이 숨어있어 코팅 품질에 영향을 미칩니다.

(5) 강력한 수리성

철 구조물의 가공, 리프팅, 운송 및 설치 과정에서 코팅은 손상과 긁힘이 발생하기 쉽습니다. 아크 스프레이 기술은 수리에 사용되어 부식 방지 시스템의 무결성과 효과를 보장할 수 있습니다.

(6) 우수한 보편성

아크 스프레이 기술은 다양한 부식 환경에 따라 해당 부식 방지 재료를 선택할 수 있으며, 공정 시스템은 보편적인 적응성을 가지고 있습니다.

4. 플라즈마 분사

플라즈마 스프레이는 플라즈마 제트를 사용하여 스프레이 재료를 용융 또는 용융에 가까운 상태로 가열하고 제품 표면에 증착하여 보호 층을 형성하는 방법입니다. 장비는 그림 18에 나와 있으며, 작동 원리는 그림 19에 나와 있습니다.

플라즈마 분사 기술은 화염 분사 후 활발하게 개발된 새로운 유형의 다목적 정밀 분사 방식입니다. 다음과 같은 특징이 있습니다:

(1) 코팅 구조 특성

플라즈마 분사 코팅은 구조가 조밀하고 산화물 함량과 다공성이 낮습니다. 코팅과 기판 사이의 결합은 주로 기계적 결합이지만 마이크로 영역 결합 및 물리적 결합도 발생할 수 있으므로 코팅의 결합 강도가 높아집니다.

(2) 공정 기술 특성

스프레이 재료는 저융점 알루미늄 합금부터 고융점 지르코니아에 이르기까지 광범위하게 적용 가능합니다. 코팅은 높은 결합 강도, 낮은 다공성, 적은 산화물 함유량, 높은 장비 제어 정밀도를 가지며 미세 코팅을 준비하는 데 사용할 수 있습니다.