표면 처리 방법 선택은 모든 설계자가 직면하는 문제입니다. 다양한 표면 처리 옵션이 존재하기 때문에, 숙련된 설계자는 경제성과 실용성뿐만 아니라 조립 과정 및 환경적 요구 사항까지 고려해야 합니다. 아래에서는 이러한 원칙에 따라 체결 부품에 일반적으로 사용되는 몇 가지 코팅에 대한 간략한 소개를 체결 부품 실무자들의 참고 자료로 제공합니다.
1. 전기 아연 도금
아연 도금은 상업용 체결 부품에 가장 흔하게 사용되는 코팅입니다. 가격이 비교적 저렴하고 외관이 좋습니다. 일반적인 색상으로는 검정색과 군녹색이 있습니다. 그러나 내식성은 평균 수준이며, 아연 도금층 중에서는 가장 낮습니다. 일반적으로 아연 도금 강판은 72시간 이내에 중성 염수 분무 시험을 거치며, 특수 밀봉제를 사용하여 200시간 이상 시험을 견딜 수 있도록 합니다. 하지만 가격이 비싸 일반 아연 도금 강판보다 5~8배 높습니다.
전기 아연 도금 공정은 수소 취성에 취약하기 때문에 10.9 등급 이상의 볼트는 일반적으로 아연 도금 처리를 하지 않습니다. 도금 후 오븐을 이용하여 수소를 제거할 수 있지만, 60℃ 이상의 온도에서는 부동태 피막이 손상되므로 수소 제거는 전기 도금 후 부동태 처리 전에 수행해야 합니다. 이는 작업성이 떨어지고 처리 비용이 높습니다. 실제로 일반적인 생산 공장에서는 고객의 특별한 요구가 없는 한 수소 제거 작업을 적극적으로 수행하지 않습니다.
아연 도금 패스너는 토크와 예압력 간의 일관성이 떨어지고 불안정하여 중요 부품 연결에는 일반적으로 사용되지 않습니다. 토크 예압의 일관성을 개선하기 위해 도금 후 윤활 물질 코팅 방법을 사용하여 토크 예압의 일관성을 향상시킬 수 있습니다.
2. 인산염 처리
기본적으로 인산염 처리는 아연 도금보다 비용이 저렴하지만 내식성은 떨어집니다. 인산염 처리 후에는 오일을 도포해야 하는데, 내식성은 사용되는 오일의 성능에 크게 좌우됩니다. 예를 들어, 일반 방청유를 도포하고 중성 염수 분무 시험을 10~20시간만 진행해도 충분한 내식성을 확보할 수 있습니다. 반면 고급 방청유를 사용하면 72~96시간까지 시험 시간이 소요되지만, 가격은 일반 방청유보다 2~3배 비쌉니다.
체결 부품에 사용되는 인산염 처리에는 아연계 인산염 처리와 망간계 인산염 처리 두 가지 유형이 일반적으로 사용됩니다. 아연계 인산염 처리는 망간계 인산염 처리보다 윤활 성능이 우수하고, 망간계 인산염 처리는 아연 도금보다 내식성 및 내마모성이 뛰어납니다. 이 처리는 섭씨 107도에서 204도(화씨 225도에서 400도)의 온도 범위에서 사용할 수 있으며, 특히 엔진의 커넥팅 로드 볼트와 너트, 실린더 헤드, 메인 베어링, 플라이휠 볼트, 휠 볼트와 너트 등과 같은 중요 부품의 연결부에 적합합니다.
고강도 볼트는 인산염 처리를 통해 수소 취성 문제를 방지합니다. 따라서 산업 현장에서 사용되는 10.9 등급 이상의 볼트는 일반적으로 인산염 표면 처리를 거칩니다.
3. 산화(검게 변색됨)
흑색화 후 오일 처리는 산업용 패스너에 널리 사용되는 코팅 방식입니다. 가장 저렴하고 연료 소모를 줄이면서 외관도 보기 좋기 때문입니다. 하지만 흑색화 특성상 녹 방지 기능은 거의 없어 오일을 바르지 않으면 빠르게 녹이 슬게 됩니다. 오일을 바르더라도 염수 분무 시험에서 3~5시간밖에 견디지 못합니다.
4. 전기 도금 칸막이
카드뮴 도금은 다른 표면 처리 방식에 비해 특히 해양 대기 환경에서 뛰어난 내식성을 자랑합니다. 그러나 카드뮴 도금 공정에서 발생하는 폐수 처리 비용이 매우 높으며, 아연 도금에 비해 약 15~20배 높은 가격입니다. 따라서 일반 산업에서는 사용되지 않고, 석유 시추 플랫폼이나 HNA 항공기에 사용되는 체결 부품과 같은 특정 환경에만 적용됩니다.
5. 크롬 도금
크롬 도금은 대기 중에서 매우 안정적이며, 변색이나 광택 손실이 쉽지 않고, 경도가 높으며 내마모성이 우수합니다. 체결 부품에 크롬 도금을 하는 것은 일반적으로 장식적인 목적으로 사용됩니다. 고품질 크롬 도금 체결 부품은 스테인리스강 체결 부품만큼 가격이 비싸기 때문에 높은 내식성이 요구되는 산업 분야에서는 거의 사용되지 않습니다. 스테인리스강의 강도가 충분하지 않은 경우에만 크롬 도금 체결 부품이 사용됩니다.
부식을 방지하기 위해 크롬 도금 전에 구리와 니켈을 먼저 도금해야 합니다. 크롬 도금은 화씨 1200도(섭씨 650도)의 고온을 견딜 수 있습니다. 하지만 전기 아연 도금과 마찬가지로 수소 취성 문제가 발생할 수 있습니다.
6. 니켈 도금
주로 부식 방지 및 우수한 전도성이 모두 요구되는 분야에 사용됩니다. 예를 들어, 차량용 배터리의 출력 단자 등이 있습니다.
7. 용융 아연 도금
용융 아연 도금은 액체 상태로 가열된 아연을 열 확산시켜 코팅하는 공정입니다. 코팅 두께는 15~100μm 정도이며, 제어가 쉽지 않지만 내식성이 뛰어나 엔지니어링 분야에서 널리 사용됩니다. 용융 아연 도금 공정 중에는 아연 폐기물과 아연 증기 등 심각한 오염 물질이 발생합니다.
두꺼운 도금층으로 인해 체결 부품의 내외부 나사산 조임에 어려움이 있습니다. 또한 용융 아연 도금 처리 온도로 인해 10.9 등급 이상(340~500℃)의 체결 부품에는 사용할 수 없습니다.
8. 아연 침투
아연 침투 도금은 아연 분말을 이용한 고체 야금 열 확산 도금입니다. 균일성이 우수하여 나사산과 막힌 구멍 모두에 고르게 도금층을 형성할 수 있습니다. 도금 두께는 10~110μm이며, 오차 범위는 10% 이내로 제어할 수 있습니다. 기판과의 접착 강도 및 내식성은 전기 아연 도금, 용융 아연 도금, 다크로멧 등의 아연 도금 방식 중 최고 수준입니다. 또한, 공정 과정에서 오염 물질이 발생하지 않아 환경 친화적입니다.
9. 다크로멧
수소 취성 문제가 없으며, 토크 예압 일관성 성능이 매우 우수합니다. 크롬 및 환경 문제를 고려하지 않는다면, 다크로멧은 높은 내식성이 요구되는 고강도 체결 부품에 실제로 가장 적합한 소재입니다.
게시 시간: 2023년 5월 19일
