타이타늄의 보론: 표면경화의 최신 발전

전문가 제언

○ 금속재료의 경우 표면은 불안정한 계면에너지를 갖고 있기 때문에 산화 및 부식에 약하여 표면을 보호할 필요가 있다. 또한 금속재료의 용도상의 특성 상 마멸 또는 긁힘을 방지하기 위하여 표면 강도를 높일 필요가 있다. 이러한 경우 표면 처리를 통하여 표면특성을 개질함으로서 화학적 또는 기계적 손상을 방지 또는 저감시킬 수 있다.

○ 여기에서 소개하는 내용은 부식방지 효과도 기대 되지만 더 중요한 목표는 표면의 경도를 증대시키어 생체재료 등 특수목적으로 많이 사용되는 타이타늄 합금의 내 마멸성을 증대시키기 위한 것이다. 즉, 타이타늄 합금에 산소, 질소 및 보론을 확산시키어 표면 경화층을 형성시킨 다음 그 경화층의 마멸특성을 검토하고 상호 비교함으로서 붕화처리 한 경우가 가장 우수한 마멸특성과 낮은 마찰계수를 갖는 것을 알았다.

○ 가열온도가 900oC보다 낮으면 조밀육방격자(HCP)의 α상이 안정하고 950oC보다 높으면 체심입방격자(BCC)의 β상이 안정한 조직으로 되는데 원소의 크기가 작아서 침입형으로 확산하는 보론의 경우 온도가 높아지면 BCC격자내에서 [010]방향뿐 만 아니라 [100], [101] 및 [001]방향으로도 확산이 용이함으로 TiB층의 위스커형성 시 보론이 여러 방향으로 확산이 활성화되기 때문에 결과적으로 굵기가 굵어질 수 있다.

○ 타이타늄 합금을 붕화처리하는 경우 표면에 경도가 매우 높으며 균일하게 성장한 TiB2층이 형성되고 여기에 연 이어서 경도는 좀 낮지만 내부로 더 깊게 위스커 형태로 성장하는 TiB층의 2 층 복합구조를 이루는데 이러한 2층 구조로의 성장 원인은 TiB층 형성 시 위스커의 [010]방향으로만 쉽게 확산하여 위스커로 성장하기 때문이라고 알려져 있으나 그 원인에 대하여는 설명이 없다.

○ 표면의 TiB2층에서 내부로 위스커형태로 자라서 엥커(anchor)역할을 하여 마멸특성을 개선하는 TiB의 생성기구를 좀더 확실히 연구하여 보다 더 우수한 경화특성을 갖는 열처리 방안을 찾아야 할 것이다.

저자

B. Sarma and K. S. Ravi Chandran

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

63(2)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

85~92

분석자

남*우

분석물

• 타이타늄의 보론- 표면경화의 최신 발전.pdf [216,462 byte]

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