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미립자충돌 표면처리기술에 의한 금형 공구의 고기능화

전문가 제언: □ 일본의 AIST(산업기술총합연구소)는 초미립자가 기판에 충돌하기 전에 이들 초미립자나 기판에 이온, 분자빔, 저온플라스마 등의 고에너지빔을 조사함으로써 초미립자 재료의 용해, 분해 없이 초미립자와 기판 혹은 초미립자 상호간의 강고한 결합을 실현해, 초미립자의 결정성을 유지하는 뛰어난 박막 생성방법을 개발, 특허를 취득했다. Honda사는 내연기관용 피스톤 슬라이딩면에 WPC(Wide Peening Cleaning)처리로 모재의 치수, 형상, 면조도 변화 없이 고 순도 이황화몰리브덴을 부여한 저비용 피스톤을 개발했다. 이 가공에는 압축공기와 이황화몰리브덴 분말 만 사용되므로, 폐기물을 방출하지 않는 환경친화적 가공기술이다. Fuji Kihan사는 금속가공물에 티탄분말을 고속으로 충돌시켜, 표면에서 가열된 금속티타늄분말이 가공물 표면에 활성화흡착하여 도금 및 확산․침투됨으로써 마찰마모 특성 향상뿐만 아니라, 대기 중의 산소와 반응하여 가공물표면에 광촉매기능을 가진 티타니아(titania)피막을 형성하는, 미립자충돌 표면개질기술을 개발했다. 이 가공법은 공구와 금형 등의 표면경도, 내마모성, 내 피로성능 등의 제 특성 향상 및 탈취, 항균, 오염방지 등의 환경개선에 기여하며, 특히 이 광촉매는 여기에너지원으로 자외선뿐만 아니라 가시광선, 적외선 등 모든 전자파 사용이 가능하다.

□ 이외에도 NSK사의 「미립자 충돌에 의한 베어링강철의 내구성 향상과 그 단시간 평가법」, Oxiso사의 「자동차 부품에의 미립자 충돌에 의한 표면 개질의 응용」, Suncall사의 「미립자 투사에 의한 박판스프링과 밸브스프링의 피로강도 향상」 등의 응용연구와, 「미립자 충돌에 의한 하이브리드 표면개질재의 피로강도 특성」, 「미립자 충돌매입 복합표면의 트라이보 특성」 등의 관련대학을 중심으로 하는 기초연구가 활발히 추진 중이다.

□ 한편 효과적인 표면개질을 위해서는 재료의 기계적 성질, 형상·치수, 열처리 등에 대한 피 가공물의 조건 연구와 함께, 쇼트, 투사 속도, 투사 밀도 등의 피닝 가공 조건에 대한 검토도 병행되어야 한다. 또한 최적조건을 결정하는 파라미터를 유지하고 품질 유지를 위해서는, 피가공물의 물성, 형상·치수와 피닝 가공 조건의 유지 관리를 충분히 해나가야 한다.

저자: Chuji KAGAYA ; Eiji KAGAYA
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