판금 소재: 알아야 할 사항
판금은 원자재에서 일상적인 기기의 복잡한 부품으로 어떻게 진화할까요? 이 기사에서는 판금 제조의 매혹적인 세계로 들어가 SPCC와 같은 소재를 살펴보고...
정상적인 조건에서도 일부 금속 부품이 갑자기 파손되는 이유가 궁금한 적이 있으신가요? 수소 취성이라고 알려진 이 현상은 다양한 산업에서 심각한 위험을 초래합니다. 이 글에서는 전기 도금과 같은 공정 중에 수소가 어떻게 금속에 침투하여 예기치 않은 고장을 일으키는지 살펴봅니다. 이 문제의 메커니즘을 이해하고 예방 조치를 구현함으로써 금속 부품의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 이 가이드를 통해 수소 취성을 방지하는 실용적인 솔루션을 알아보세요.
모든 전기 도금 용액에는 물 분자의 해리로 인해 수소 이온이 존재합니다.
그 결과 도금 과정에서 음극에서 금속이 증착되고(주 반응) 수소도 증착됩니다(부반응).
수소의 진화는 여러 가지 영향을 미치며, 수소 취성이 가장 중요한 영향을 미칩니다.
수소 취성은 다음 분야에서 주요 품질 위험 요소입니다. 표면 처리 사용 중 부품이 파손되어 심각한 사고로 이어질 수 있습니다.
표면 처리 기술자는 수소 취화를 방지하고 제거하는 기술을 철저히 이해하여 그 영향을 최소화하는 것이 중요합니다.
수소 취성은 일반적으로 스트레스를 받으면 지연된 골절로 나타납니다.
자동차 스프링, 와셔, 나사, 리프 스프링과 같은 아연 도금 부품은 조립 후 불과 몇 시간 만에 40%~50%의 파단률로 파손되는 것으로 알려져 있습니다.
카드뮴 도금 부품이 포함된 특수 제품의 경우, 배치에서 균열과 파손이 발생했습니다.
전국적인 조사가 실시되었고 엄격한 탈수소화 프로세스가 확립되었습니다.
또한 일부 수소 취성의 경우 지연 골절이 발생하지 않는 경우도 있습니다.
예를 들어 강철 와이어와 구리 와이어로 만들어진 도금 걸이는 전기 도금, 산세, 탈도금을 반복하면 수소가 스며들어 단 한 번만 사용해도 부서지기 쉬워집니다.
마찬가지로 사냥 총의 정밀 단조에 사용되는 코어로드는 여러 번 사용하면 부러질 수 있습니다. 크롬 도금 프로세스.
경우에 따라 담금질이 높은 부품은 내부 스트레스 는 심각한 수소 침투로 인해 절임 중에 균열이 생길 수 있습니다. 이러한 균열은 외부 스트레스 없이도 발생할 수 있으며 수소를 제거해도 원래의 인성을 회복할 수 없습니다.
지연 골절의 발생은 부품, 특히 다음과 같은 응력 집중 영역에서 수소의 확산 및 축적으로 인해 발생합니다. 금속 결함원자 격자 전위 또는 구멍과 같은 문제입니다.
수소가 이러한 결함으로 확산되면 수소 원자가 결합하여 수소 분자를 형성하고 높은 압력을 발생시킵니다.
이 압력은 다음을 결합하여 힘을 생성합니다. 잔류 스트레스 재료 내부와 재료에 가해지는 외부 응력.
결과 힘이 항복 강도 을 초과하면 파손됩니다.
수소 확산 속도와 이에 따른 수소 취성 발생은 농도 구배, 온도 및 재료의 유형에 따라 달라집니다.
강철과 구리처럼 원자 반경이 작은 재료는 수소 확산에 더 취약한 반면 카드뮴, 주석, 아연 및 그 합금에서는 수소가 확산하기가 더 어렵습니다.
카드뮴 도금층은 특히 수소 확산에 강한데, 카드뮴 도금 시 발생하는 수소가 도금층과 그 아래 금속 표면층에 남아 있어 외부로 확산되어 제거되기 어렵기 때문입니다.
시간이 지남에 따라 수소는 금속으로 확산되어 금속 내부의 결함에 들어갈 수 있어 제거하기 어렵습니다.
수소의 확산은 상온에서 느리기 때문에 수소를 제거하려면 열을 가해야 합니다.
온도가 높아지면 강철에서 수소의 용해도도 증가합니다.
그러나 온도가 너무 높으면 재료의 경도가 낮아질 수 있습니다.
재료의 경도를 감소시키지 않고 일부 강철의 취성 템퍼링 온도를 피하고 코팅의 성능을 유지하기 위해 도금 전 응력 제거 및 도금 후 수소 제거를위한 온도를 고려하는 것이 중요합니다.
녹과 스케일 제거 과정에서 샌드 블라스팅을 최대한 활용해야 합니다.
산 세척이 필요한 경우 용액에 루틴과 같은 부식 억제제를 첨가해야 합니다.
기름 제거를 위해서는 화학적 기름 제거제, 세정제 또는 수소 투과율이 낮은 용제를 사용해야 합니다.
전기 화학적 오일 제거를 선택한 경우 음극에 이어 양극을 선택해야 합니다.
전기 도금에서 알칼리성 도금 용액이나 전류 효율이 높은 용액에서는 수소 투과량이 적습니다.
Cr, Zn, Cd, Ni, Sn, Pb로 전기 도금할 경우 수소가 강철 부품에 쉽게 침투할 수 있는 반면, Cu, Mo, Al, Ag, Au, W와 같은 금속으로 코팅하면 수소 확산도가 낮고 수소 용해도가 낮아 수소 투과가 적다는 것은 널리 알려진 사실입니다.
제품 기술 요건이 충족되면 수소 투과를 유발하지 않는 코팅을 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 아연 도금의 대안으로 수소 취화 현상을 일으키지 않는 Dacromet 코팅을 사용할 수 있습니다.
이 코팅은 7~10배 향상된 내식성을 제공하며 접착력이 우수합니다.
6-8um의 필름 두께는 얇은 아연 코팅과 유사하며 조립에 영향을 미치지 않습니다.
부품의 내부 잔류 스트레스 담금질, 용접 또는 기타 공정 후에는 도금 전에 템퍼링 처리를 수행하여 수소 침투의 위험을 줄여야 합니다.
일반적으로 도금 중 수소 투과율이 높은 부품은 도금층과 표면 모재의 수소가 시간이 지남에 따라 강철 매트릭스로 계속 확산되므로 가능한 한 빨리 탈수소 처리해야 합니다.
국제 표준 초안에서는 도금 후 1시간 이내에, 늦어도 3시간 이내에 탈수소 처리를 수행하는 것이 이상적이라고 규정하고 있습니다.
중국에도 아연 도금 전후의 탈수소화에 관한 유사한 표준이 있습니다.
도금 후 탈수소화는 일반적으로 150~300°C의 온도 범위와 2~24시간의 단열을 통해 가열 및 베이킹을 통해 이루어집니다.
정확한 처리 온도와 시간은 부품의 크기, 강도, 코팅 특성 및 도금 시간에 따라 결정해야 합니다.
탈수소화는 일반적으로 아연 도금 부품의 온도는 110~220°C 범위에서 오븐에서 수행되며, 기본 재료에 따라 온도를 제어해야 합니다.
탄성 소재, 0.5mm 미만의 얇은 벽 두께 부품 및 기계적 강도가 높은 강철 부품의 경우 아연 도금 후 수소 제거 처리를 수행해야 합니다.
'카드뮴 취화'를 방지하려면 카드뮴 도금 부품의 탈수소 온도가 너무 높지 않아야 하며, 일반적으로 180~200°C 사이가 적당합니다.
수소 취성에 대한 민감도는 재료의 강도에 따라 증가하며, 이는 표면 처리 기술자가 전기 도금 공정 사양을 준비할 때 반드시 이해해야 하는 기본 개념입니다.
국제 표준에 따르면 인장 강도가 105kg/mm2를 초과하는 강철은 도금 전 응력 제거 및 도금 후 수소 제거 처리를 거쳐야 합니다.
프랑스 항공 산업은 항복 강도가 90kg/mm2를 초과하는 강철 부품에 대해 해당 탈수소화 처리를 요구합니다.
사이에는 강한 상관 관계가 있기 때문에 강도 및 경도 강철의 경우, 재료의 수소 취성 민감도는 강도보다 경도로 판단하는 것이 더 쉽습니다.
제품 도면 및 가공 프로세스에는 일반적으로 다음이 포함됩니다. 강철 경도를 사용하여 더 편리하게 평가할 수 있습니다.
전기 도금에서 경도가 약 HRC38인 강철은 수소 취성 파괴의 위험이 나타나기 시작하는 것으로 관찰되었습니다.
경도가 HRC43보다 큰 부품의 경우 도금 후 탈수소화를 고려해야 합니다.
경도가 HRC60 정도인 경우 표면 처리 후 즉시 탈수소 처리를 수행해야 하며, 그렇지 않으면 몇 시간 내에 강철 부품에 균열이 생깁니다.
뿐만 아니라 강철의 경도의 경우 다음 요소도 고려해야 합니다:
수소 취성 제거
주요 문제는 전기 도금 공정에서 발생하는 '수소화' 현상입니다. 대부분의 전기 도금 방법(진공 도금 제외)은 금속에 수소화를 일으키기 때문에 사용 중인 부적합 제품이 반드시 전기 도금 공정 자체의 결과인 것은 아닙니다.
그러나 많은 금속 표면 처리 시설은 생산 비용을 절감하기 위해 마지막 단계, 특히 '탈수소화' 공정을 생략합니다. 강도가 요구되는 금속 부품에 필수적인 이 공정은 전기 도금 후 부품을 120~220°C의 고온으로 1~2시간 동안 가열하는 과정을 거칩니다.
사용자가 이 프로세스를 알지 못하거나 요청하거나 수락하지 않은 경우 5-15%의 비용을 절감할 수 있습니다. 이로 인해 도금된 볼트, 스프링 패드 및 기타 부품이 "부서지기 쉬운" 상태가 될 수 있습니다.
탈수소 처리의 특정 조건은 부품의 요구 사항에 따라 제어되어야 합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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