내마모성이 뛰어난 표면 처리와 재료

용도에 따라 마모 대책이 중요해지는 부품이 있습니다. 이번에는 이러한 「내마모」를 의식한 부품 제작에서 권장하는 표면 처리와 재료를 소개. 또한 「경질 크롬 도금」은 기본 정보 외 특성과 주의점도 상세하게 설명합니다. 의외로 모르는 발견이 있을지도 모릅니다. 꼭 확인해주세요.

(1) 표면 처리와 (2) 재료

(1) 표면 처리와 (2) 재료에서 각각 2종, 합계 4종류를 내마모성이 높은 순서로 소개합니다. 내마모성 외에 일반적으로 검토 사항이 되는 접동성, 내식성, 내열성 항목도 함께 비교할 수 있도록 일람으로 만들었습니다. 각 항목의 설명은 일람 하단을 참조해 주십시오. 또한 일람에 있는◎〇△×는 모두 4종류 중에서 비교한 참고값입니다. 향후 선정 시 유용하게 사용해 주십시오.

(1) 표면 처리

경질 크롬 도금

무전해 니켈 도금

재료		표면 처리	내마모성	접동성	내식성	내열성	기타 특성
스틸	SS400 S50C(상당) S50C(조질재)	경질 크롬 도금	◎	◎	〇	◎	전해 도금 중에서가장 단단한 피막을 만들 수 있다
스틸	SS400 SS400 어닐링재 S50C(상당) S50C(조질재)	무전해 니켈 도금	〇	〇	◎	△	복잡한 형상이라도균일한 두께의 피막을 만들 수 있다

(2) 재료

NAK55(상당)

S50C 조질재

재료		표면 처리	내마모성	접동성	내식성	내열성	기타 특성
프리 하든 강	NAK55 (상당)	―	〇	×	〇	×	가공성이 높다 열 처리(담금질, 템퍼링) 완료된 재료이므로 일정한 경도를 갖고기계 가공 후의 열 처리 불필요
철	S50C (조질재)	―	△	△	×	×	열 처리(담금질, 어닐링) 완료된 재료이므로 잔류 응력이 제거되어 있어절삭량이 많은 부품 형상에서도 변형이나 공차 이탈이 일어나기 어렵다

【각 항목의 설명】

내마모성···마모에 대한 내성
내열성···열에 대한 내성
접동성···미끄러짐 성능
내식성···녹이 잘 슬지 않음, 부식에 대한 내성

가장 내마모성이 우수한 「경질 크롬 도금」은 어떤 표면 처리인가? 특성과 주의점을 상세하게 소개합니다!

내마모성이 높은 「경질 크롬 도금」의 특성과 주의점

「경질 크롬 도금」의 특성과 경질 크롬 도금 중에서도 플래시 도금은 어떤 것인지 소개합니다.

특성 1. 단단한 피막으로 내마모성이 우수하다

「경질 크롬 도금」은 매우 단단한 피막을 만들 수 있는 표면 처리입니다. 표면을 단단하게 하여 흠집이 잘 나지 않고 잘 깎이지 않으므로 내마모성을 향상시키려는 경우에 권장하는 도금입니다. 경도를 나타내는 대표적인 척도인 「로크웰 경도(HRC)」와 「비커스 경도 (Hv)」의 참고값은 다음과 같습니다. 숫자가 클수록 단단한 것을 나타내고 「경질 크롬 도금」은 앞서 특성을 비교했던 다른 표면 처리나 재료보다 단단한 특성이 있습니다. 또한 「경질 크롬 도금」은 표에 기재된 대로 도금 종류에 따라 경도에 차이가 있습니다. 플래시 도금은 나중에 상세하게 해설하겠습니다.

종류			로크웰 경도 (HRC)	비커스 경도 (Hv)	내마모성
(1) 표면 처리	경질 크롬 도금	일반 도금	68~69	1,000 정도	◎
	경질 크롬 도금	플래시 도금	62~63	750~800	◎
	무전해 니켈 도금		46~52	450~540	〇
(2) 재료	프리하든강 NAK55(상당)		37~43	360~420	〇
(2) 재료	철 S50C 조질재		20~27	240~280	△

자주 이용되고 있는 「경질 크롬 도금」의 부품 예

이런 부품에 권장합니다!

큰 힘이 가해지는 장치 부품···금형, 반송 장치, 공작 기계의 부품
마모되기 쉬운 설비 부품···위치 결정 핀, 기어, 금속 롤러, 샤프트 가이드 등

표면 처리와 재료의 선정에 대하여

부품에 큰 힘이 가해지는 경우는 「표면만이 아닌 재료(모재)도 단단하게 충격에 견딜 수 있는 상태」로 해야 하므로 「재료」와 「표면 처리」 모두 경도나 내마모성이 높은 것을 선정하도록 권장합니다. 한편 부품을 변형시킬 정도의 큰 힘은 가해지지 않지만 접동 횟수가 많은 부품 등 「표면만 단단하게 마모에 견딜 수 있는 상태」로 하면 충분한 경우도 있습니다. 이 때 재료는 저비용인 것을 선택하고 표면 처리에 경도나 내마모성이 높은 것을 선정하는 등 부품의 상황이나 목적에 따라 선정해 주십시오.

주의! 경질 크롬 도금간의 접동은 마모되기 쉽다

위와 같이 「경질 크롬 도금」은 마모되기 쉬운 접동 부품에 권장하는 표면 처리이지만「경질 크롬 도금」인 부품끼리 접동시키면 쉽게 마모됩니다. 경질 크롬 도금만에 한정되지 않는 주의가 필요하며 유사한 성분의 금속끼리 접하면 응착한다(맞닿는 것끼리 서로 끌어당긴다)라는 성질이 있습니다. 잘 미끄러지지 않는 상태에서 움직이면 더 큰 힘이 필요한 만큼 접해 있는 상대쪽의 표면을 파괴하는 힘도 커지기 때문에 양쪽 부품이 함께 빠르게 마모 되어 버립니다.

마모 대책

접동 부분의 한쪽 부품을 서로 다른 표면 처리나 재료로 하여 「양쪽 부품이 모두 빠르게 마모되는 것」을 피할 수 있습니다. 한쪽 부품을 경질 크롬 도금으로 했다면 그 이외의 부품(내마모성이 낮다)이 빠르게 마모해서 교환이 빨라지거나 빈도가 높아집니다. 따라서 그림 1의 (2)와 같이 교환이 쉬운 쪽의 부품을 경질 크롬 도금 이외의 표면 처리나 재료로하여 유지보수의 공정을 경감할 수 있습니다. 또한(2)의 표면 처리나 재료를 비용이 낮은 것으로하여 유지보수 비용을 줄일 수 있습니다.

【그림1】접동 부품의 이미지 그림

경도에 차이가 있는 「플래시 도금」이란? 실제 저비용·단납기화가 가능! 상세하게 해설합니다

특성 2. 「플래시 도금」은 저비용·단납기

「경질 크롬 도금」은 워크를 담드는 수용액에 전기를 흘려 피막을 만드는 「전해 도금(전기 도금)」의 하나입니다. 전해 도금으로 만들어지는 막 두께는 도금 처리할 때 전류의 강도와 시간에 비례하여 두꺼워집니다. 전해 도금 중에는 단시간에 피막을 만드는 「플래시 도금」이라는 방법이 있습니다. 일반 도금에 비해 도금 처리 시간이 짧은 만큼 막 두께가 얇고 앞서 설명한 대로 경도에도 차이가 있습니다. (경도 일람표는 여기) 처리 공정은 아래와 같고 플래시 도금은 「도금 처리」 공정의 시간 단축과 「마감 가공」공정을 생략할 수 있어 저비용·단납기화를 도모할 수 있습니다.

【그림 2】경질 크롬 도금의 처리 공정