특정 소재를 제외한 대부분의 가공품은 가공 후 후처리를 하게 됩니다. 후처리는 크게 열처리(1), 표면처리(2), 도장으로 나뉘는데 초보 설계자의 입장에서는 어떠한 기준과 방법을 적용해야 하는지 막막한 일이 발생할 수 있습니다.
(1) 열처리 (Heat treating): 소재에 물리적 특정 방법을 적용하여 화학적으로 성질을 변형시켜 소재의 성질을 개선하는 것을 총칭하는 단어입니다.
⇨"열처리란 특정 소재의 가공후 특정 방법을 통한 화학적 성질의 변형을 통한 기계적 성질 특히 경도나 내마모성을 향상 시키는 것"
(2) 표면처리 (Surface treatment): 표면처리란 소재의 가공 후 표면에 아주 얇게 특정 재료를 도포하여 피막을 형성하여 코팅하는 작업을 총칭하는 단어입니다. 기계 가공품의 표면처리는 크게 화성처리와 도금, 아노다이징으로 분류 할 수 있습니다.
앞서 기술한 후처리의 사용 분야는 어떠한 것들이 있을까요? 플라스틱을 포함한 금속을 다루는 모든 분야에 제한적이지 않고 폭넓게 사용되고 있습니다.
후처리 사용 분야
- 자동차 산업
- 반도체 (자동화 기계)
- 귀금속
- 건축용 자재
- 가구 (인테리어 제품)
기계 가공품에 대한 도금 방법은 소재에 따라서 적용 방법을 분류하게 됩니다. 일반적인 강 재질의 경우는 크롬도금과 아연도금을, 알루미늄은 아노다이징을 적용합니다.
1. 아연도금 (Zinc Plating)
주로 건축용 부자재인 볼트나 너트, 스크류 등에 적용할 수 있으며 기계 가공품에 가장 폭 넓게 적용되는 방식입니다. 크롬도금과, 니켈도금 대비 비용이 저렴하고 내부식성과 표면 경도 향상을 기대할 수 있습니다.
2. 크롬도금 (Chromium Plating), 경질 크롬도금 (Hard Chromium Plating)
연질(Soft)과 경질(Hard) 두 가지가 있습니다. 스테인리스를 포함한 강 재질에 적용이 가능한 표면처리 방식인 크롬도금은 내마모성 및 경도가 매우 우수하고 아래 사진처럼 외관을 우수하게 처리할 수 있습니다.
니켈 도금하면 동전을 가장 먼저 떠올릴 수 있습니다. 내열성(300도씨) 및 내 부식성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 다만 내마모성을 필요로 하는 부품에는 적합하지 않습니다.
4. 동도금 (Copper Plating), 금도금 (Gold Plating)
동도금, 금도금은 귀금속류를 포함한 장식류에 적용하지만, 소재가 갖고 있는 가장 큰 특징이 있습니다. 그것은 바로 전도성이 우수하다는 데 있습니다. 금은 전도성이 가장 높은 재질중에 하나 입니다. 전기전자 부품에서 높은 전류의 흐름이 있어야 하는 도금 부위에 적용합니다.
5. 아노다이징 (Anodising), 경질 아노다이징 (Hard anodising)
알루미늄 소재의 후처리에 적용하는 방법으로 내부식성 및 경도를 향상시키는데 그 목적을 갖고 있습니다.
6. 인산염 피막처리
인산염 피막처리는 비용이 저렴하고 내열성이 우수하지만, 경도가 약하기 때문에 운동이 있는 구간의 가공품에는 적용을 피해야 합니다.
내용 정리
기계요소를 설계하는 과정에서 가공품의 표면처리를 어떠한 것을 사용해야 하는지 망설여 질 때가 있습니다. 산업 분야별, 각 회사별 적용하는 기준에 따라 차이가 있을 수 있으나 선정기준을 몇 가지 정리해 보았습니다.
- 알루미늄 소재의 가공품은 연질(Soft), 경질(Hard) 아노다이징 만 적용이 가능하다는 것, 높은 경도가 필요한 구간을 제외한 일반 부품의 경우 연질을 적용.
- 인산염 피막처리는 비용이 가장 저렴하고 내열성이 우수함. 다만 경도가 약하기 때문에 운동 (슬라이딩, 마찰) 이 있는 구간에는 적합하지 않으므로 고정부품 (밑 판이나, Suppor, Rib 등의 구조물로 적합함)
- 아연도금은 가장 널리 사용되는 방식으로 구조물 (볼트,너트) 및 일반 기계 가공품에 적용이 가능하나 높은 경도 및 내열성을 요하는 구간에서의 적용을 피해야 하며 단점으로 색이 변색되는 경우가 발생할 수 있음.
- 크롬도금은 연질(Soft), 경질(Hard)로 구분되며 아연도금의 적용이 불가할 경우 연질 크롬도금을 고려하며, 운동이 있는 구간의 마찰과, 일정 수준 이상의 경도를 요할 경우는 경질 크롬도금을 적용함.
- 니켈도금은 비용이 위의 도금 방식중 가장 고가이므로 산성 물질에 의한 내식성 및 경도, 내열성을 요하는 구간에 적용을 고려해야 함.
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