파커 처리(인산염 피막 처리)는 철강 부품의 방청 및 도장으로서 대표적인 표면 처리 중 하나입니다. 방청성이나 도장 밀착성, 윤활성을 향상시키는 중요한 역할을 담당하는 한편, 표면처리 종류별에 따른 성능 차이나 치수 변화에 미치는 영향 등 설계자가 신경써야 할 주의점도 존재합니다. 이번 내용에서는, 파커 처리의 대표적인 종류 3가지의 특징과 장점·단점, 선정 포인트의 활용 방법을 해설합니다.
목차
파커 처리(인산염 피막 처리)의 정의
파커 처리(인산염 피막 처리)는 철강 부품 표면에 인산염 결정성 피막을 화학적으로 형성하는 화성 처리입니다.
이 처리를 실시하는 주된 이유는 다음과 같습니다
- 피막에 의한 방청
- 도장의 밀착성 향상
- 접동 부품의 윤활성 향상
이러한 효력를 기대하고 주로 철강 부품에 대해 실시되어 널리 이용되고 있습니다.
파커 처리의 종류
인산 아연 처리
인산 망간 처리
인산 철 처리
파커 처리 공정
전처리
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탈지 세척으로 유분을 제거하고 필요시 산 세척으로 녹을 제거
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피막의 균일성을 좌우하는 가장 중요한 공정
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여기에서 미비는 처리 얼룩의 원인이 된다.
화성 처리
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인산염 처리액에 소재를 침지하여 화학 반응시킨다.
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처리 시간은 몇 분에서 몇 십 분
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소재 표면에 불용성 인산염 피막이 석출되어 형성된다.
후처리
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수세 및 건조를 실시한다.
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방청 목적이라면 방청유를 도포한다.
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도장하지 않으면 도장 공정으로 진행된다.
파커 처리의 장점
내식성 향상
파커 처리로 생성되는 인산염 피막은 화학적으로 안정적이며 소재인 철 표면을 덮어 부식 인자로부터 보호하는 장벽 역할을 합니다. 표면처리가 없 상태에 비해 녹의 발생과 진행을 대폭 억제할 수 있습니다.
특히, 피막 형성 후 후처리로 방청유를 도포하면 피막을 가진 미세한 구멍에 기름이 유지되어 방청효과가 비약적으로 향상됩니다. 이 때문에, 부품의 수송중이나 보관중의 녹 대책으로서 지극히 유효한 수단입니다.
도장의 밀착성 향상
인산염 피막의 표면은 미세하고 복잡한 요철 형상을 하고 있기 때문에 덧칠 도장과의 밀착력이 높아집니다. 도료가 들어가 경화되고 못이 벽에 박히듯 물리적으로 견고한 결합이 생깁니다. 이것을 「앵커 효과」라고 부릅니다.
만일, 도장막에 상처가 나도, 피막이 부식의 확산을 막기 때문에, 도장막의 들뜸이나 벗겨짐을 예방할 수 있습니다. 자동차나 가전제품 등 장기적인 외관 유지가 요구되는 제품의 기초 처리에 적합합니다.
내마모성 향상
부품 표면의 내마모성을 높이는 효과도 인산염 피막의 장점입니다. 특히, 경질 두께가 있는 인산 망간 피막은 금속끼리 직접 접촉하는 것을 막는 완충층 역할을 하여 뛰어난 내마모성을 발휘합니다.
기어나 샤프트 같은 슬라이딩 부품에 처리를 하면 운전 중 마모를 크게 줄여 부품의 수명을 연장할 수 있습니다. 파커 처리는 기계 제품의 신뢰성 향상에 필수적입니다.
윤활성 부여
인산염 피막은 표면에 있는 무수한 미세한 구멍에 의해 윤활유를 유지하는 성질을 가지고 있습니다. 한 번 도포한 기름이 장기간에 걸쳐 윤활 성능을 유지하기 때문에, 특히 슬라이딩 부품의 운전 초기에 있어서의 「친숙성」 향상을 가져옵니다.
기름막이 잘리지 않게 되어 안정적인 윤활 상태를 유지하기 때문에 마찰이나 마모도 줄일 수 있니다. 엔진 부품과 변속기 부품 등 부드러운 작동과 장기적인 신뢰성이 요구되는 기계 부품에 중요한 장점입니다.
파커 처리의 단점
치수 변화가 발생
파커 처리에서는 수 μm에서 십수 μm의 피막이 형성되므로 두께만큼 부품의 치수가 증가합니다. 정밀한 공차가 요구되는 끼움 부품이나 축받이부 등에서는 무시할 수 없는 변화입니다.
이 치수 변화를 미리 예상하여 가공 치수를 결정하는 공차 설계가 요구됩니다. 피막은 단단하여 나중에 균일하게 제거하기 어렵기 때문에 설계 및 가공 단계에서의 사전 검토가 중요합니다.
처리 얼룩 및 외관의 편차
파커 처리의 단점 중 하나가 처리 얼룩 및 외관의 편차입니다. 소재의 성분이나 열처리 상태, 전처리의 편차 등으로 인해 색상과 마감에 얼룩이 생기기 쉽다는 성질이 있습니다.
특히 대량의 부품을 한꺼번에 처리할 때 부품끼리 겹치면 그 부분에 피막이 생성되지 않는 불량도 발생할 수 있습니다. 외관 품질이 중시되는 제품에는 적합하지 않으며, 일반적으로 도장 등의 후공정이 필요합니다.
소재・형상에 의한 제한
파커 처리를 적용할 수 있는 것은 주로 탄소강이나 주철 등의 철계 재료에 한정됩니다. 스테인스강이나 알루미늄, 동합금 같은 비철금속에는 화학반응이 일어나지 않기 때문에 피막을 형성할 수 없습니다. 이러한 소재로 구성된 부품에는 이용할 수 없습니다.
또한 스틸과 알루미늄 등 이종금속을 조합한 어셈블리 부품의 경우 스 부분에만 처리가 이루어지기 때문에 마스킹 등의 대책이 필요할 수 있습니다.
처리액의 종류를 지정할 수 없는 경우가 있다
파커 처리에는 인산 아연, 인산 망간 등 여러 종류가 있어 특성이 다릅니다. 가공을 의뢰하는 표면 처리 업자나 서비스에 따라서는, 이러한 처리액의 종류를 세세하게 지정할 수 없습니다.
도면에 단순히 「파커 처리」라고 지시했을 경우, 의도했던 내마모성(망간계)이 아니라 내식성 중시(아연계) 처리가 이루어질 가능성이 있습니다. 기대하는 성능을 얻기 위해서는 사전 사양 확인이 필수적입니다.
파커 처리에 관한 자주 있는 Q&A
파 처리의 효과는 무엇입니까?
주요 효과는 「내식성 향상」, 「도장의 밀착성 향상」, 「마모 방지」, 「윤활성 부여」 등 4가지입니다.
표면에 화학적으로 안정적인 인산염 피막을 형성하여 녹 발생을 방지하고, 피막 표면의 미세한 요철이 앵커 효과를 발휘하여 도료를 강력하게 밀착시킵니다. 또한 피막의 보유성으로 슬라이딩 부품의 마모를 방지하고 윤활성을 높이는 효과도 기대할 수 있습니다.
파커 처리의 피막 두께는 얼마입니까?
파카 처리로 형성되는 피막 두께는 극히 얇으며, 일반적으로 1~20μm 정도입니다. 처리에 이용하는 인산염액의 종류(아연계, 망간계 등)나 소재에 따라 막 두께는 다릅니다.
막 두께는 부품의 최종 치수에 영향을 미치기 때문에 특히 정밀한 공차가 요구되는 부품에서는 설계 단계에서 이 치수 변화를 고려해야 합니다.
파커 처리와 흑착색의 차이는 무엇입니까?
파커 처리의 전처리의 목적은?
파커 처리에서는 피막 생성 전에 피막의 밀착성과 균일성을 확보하기 위해 필수적인 전처리가 이루어집니다. 주된 공정은, 부품 표면의 유분이나 더러움을 제거하는 탈지 세정과, 녹이나 산화 스케일을 제거하는 산세척입니다.
전처리가 미흡하면 피막이 정상적으로 생성되지 않아 처리 얼룩이나 밀착 불량 등의 품질 문제로 직결되기 때문에 화성처리 본체와 마찬가지로 매우 중요한 공정입니다.
파커 처리는 어떤 재질에 적용할 수 있습니까?
파커 처리는 주로 철강 재료(저탄소강, 주철 등)에 적용할 수 있습니다. 스테인레스강(SUS)이나 알루미늄 등 철을 포함하지 않는 금속(비철 금속)에는 반응하지 않고 처리할 수 없습니다.
정리
파커 처리는 철강 부품의 성능을 높이는 표면 처리입니다. 내식성 중시 인산아연, 내마모성 중시 인산망간 등 목적에 맞는 종류 선정이 중요합니다. 설계자는 피막에 따른 치수 변화를 공차에 반영하고 적용 재질에도 주의를 기울여야 합니다. 이번에 설명한 내용을 참고하여 파커 처리의 요점을 이해하고, 제품의 내구성과 품질의 향상에 유용하게 사용해 주세요.
