탄화물 피복법(TD Process)

강의 표면에 초경탄화물을 침투화산 또는 부착시키는 방법으로 초경도의 표면층을 형성하여 내마모성과 내열성을 갖는다. 탄화물 피복법은 처리온도가 높기 때문에 변형 발생 요인이 많지만, 매우 높은 경도를 얻을 수 있으므로 다이, 펀치, Roll 등과 같은 내마모성이 요구되는 금형 재료 및 코팅 초경 공구 등에 이용된다.
탄화물 피복법의 처리방법은 융용염 중에 침지하는 액체법, 분말 중에 가열하는 분말법, 가스반응 및 이온 등을 이용하는 증착법 등이 있다.

1. 침지법(Toyoda Diffusion Process)

1.1 처리 공정

① 처리품의 세정
탄화물 층의 표면을 매끄럽게 하기 위해 산화 스케일이나 녹을 제거한다.

② 예열
열 응력 및 변태응력의 발생을 억제하여 변형과 균열을 최소로 하기 위해 일반적으로 열처리로에서 행하며, 복잡한 형상의 부품이나 큰 부품에서 효과적이다.

③ 침지 처리
붕소를 주성분으로 하여 탄화물 형성원소를 첨가한 염욕에 모재를 침지시켜 담금질온도로 가열하여 일정시간 유지, 5 ~ 15 의 탄화물 층을 얻음.
아래 그림 (a)와 같은 직접가열 방식의 로는 1050℃ 정도의 온도 이하에서 처리할 때 사용하는 것이 좋고, 더욱 고온의 처리에는 (b)와 같은 간접 가열 방식의 로가 적당한다.

④ 열처리
쾐칭 경화가 필요한 경우 수냉 또는 유냉을 하며, 뜨임을 하여 모재의 조직 및 경도를 조정한다.

⑤ 세정
온수 중에 재 침지하거나 샌드 블라스트 등을 이용하여 표면에 부착된 염욕을 제거한다.

1.2 특징

① 균일하고 양호한 표면층이 형성된다.
② 초경합금보다 높은 경도와 내마모성을 얻는다.
③ 염욕의 교체로써 탄화물 종류를 쉽게 선택한다.
④ 탄화물 층의 박리 또는 균열발생이 없다.
⑤ 고온처리 및 쾐칭 경화에 의한 변형발생의 가능성이 있다.

2. 분말법

2.1 처리 방법

① 소결에 의해 이루어지며 0.1μm 이하의 대단히 미세한 초경 입자 속에 강을 파묻고 1000 ~ 1100℃의 환원성 분위기나 중성분위기 중에 적당한 시간 가열 후 서냉한다.

② 처리입자는 초경 외에 티타늄, 몰리브덴, 크롬 등을 사용하기도 한다.

2.2 특징

① 초경도의 표면층을 형성하여 내마모성과 내열성을 갖는다.
② 다이, 펀치, 롤라 등에 이용되며 수명이 15 ~ 30 배 향상된다.