금속 침투법

피복하고자 하는 재료를 가열하여 그 표면에 다른 종류의 피복금속을 부착시키는 동시에확산에 의해서 합금 피복층을 얻는 방법으로 주로 철강 제품에 대하여 행한다.
금속 침투법의목적은 내식성, 내열성 등의 화학적 성질을 향상시키는 동시에, 경도 및 내마모성의 향상을목적으로 한다.
금속은 전기도금, 용사, 용융금속의 도금 등으로 피복시키는데, 이는피복금속의 분말을 밀폐상태로 가열하여, 분말 금속이 내부로 확산 및 치환되는 현상을 이용한 것이다.

1. 세라다이징 (Sheradizing, Zn 침투법)

1. 아연(Zn)을 침투 확산시키는 방법
   
2. 미세 아연분말 중에 처리품을 묻고 밀폐, 350℃로 가열하여 2 ~ 3시간 유지하면
     0.02mm의 피막층을 얻음.
   
3. 용융 Zn속에 침지시키는 방법도 있으며 갈바나이징(Galvanizing)이라 한다.
   
4. 방식의 목적으로 많이 사용되며 볼트, 너트 등의 소형부품에 이용된다.

2. 크로마이징 (Chromizing, Cr 침투법)

1. 재료 표면에 크롬을 침투 확산시키는 방법
   
2. Cr분말(AL₂O₃를 약 25% 첨가)속에 처리재를 넣고 1300℃ 가열하여 2 ~3 시간 유지
   
3. 사용모재는 0.2% C 이하의 연강이 사용된다.
   
4. Cr의 조성으로 표면층은 스테인레스 강의 성질을 가지므로 내열, 내식, 내마모성이 크다.

3. 캘러라이징 (Calorizing, Al침투법)

1. 재료 표면에 알루미늄을 침투 확산시키는 방법
   
2. Al 분말을 소량의 염화암모늄과 혼합시켜 중성분위기에서 약 900℃로 4시간 유지
   
3. 고온 내산화성, 내식성이 좋다.

4. 보로나이징 (Boronizing, B침투법)

1. 붕소를 침투 확산시켜 Hv1000 이상의 경도를 얻음.
   
2. 보통 용융전해에 의해 900℃에서 0.15mm 정도의 붕소 화합물 층이 얻어진다.

5. 실리코나이징 (Siliconizing, Si침투법)

1. 규소를 침투확산 시켜 내열성 및 내식성의 표면을 얻음.
   
2. 규소분말 중에 제품을 넣어 환원성의 염소 가스 분위기 중에서 1000℃, 2시간 정도가열하여
     0.7mm정도의 피막을 얻음.

6. 설퍼라이징 (Sulfurizing, S 확산)

괜칭 및 템퍼링한 금형 등의 표면에 유황을 확산시켜 윤활성과 피로강도를 향상시켜 내마모성을 얻는 방법을 설퍼라이징 (Sulfurizing)이라고한다.
이것은 중성 및 환원성의 염욕 중에 유화염을 첨가한 분위기 중에서 생성된 유황을 철강재의 표면에서 내부로 확산시킨다.

6.1 처리방법

쾐칭 및 템퍼링과 병행하여 처리하는 경우가 많으며, 이것은 열처리 노내를 설퍼라이징 처리 분위기로 만들기 때문이다.

6.2 노내 분위기

① 중성염 : BaCl₂, NaCl ,CaCl₂ ② 환원성염 : 시안화나트륨 (NaCN)
③ 유화염 : 황화나트륨 (Na₂S , Na₂SO₄

6.3 염욕조건

① 혼합염의 융용 온도는 설퍼라이징 온도보다 낮아야 한다.
② 침유성염은 점성이 낮을수록 좋다.

6.4 처리 온도

① 일반 철제품 : 600℃ 이하
② 고속도강 : 550 ~ 570℃ (템퍼링 온도 근처)
③ 특수 공구강 : 150℃

6.7 특징

① 표면조도가 좋아짐.
② 마찰계수가 적고 내마모성을 향상시킴.
③ 질소도 함께 확산되어 질화효과도 있음.

7. 철강의 확산피복에 대한 주요금속