인산-망간염 화성처리 시 전산도에 따른 Morphology 및 내마모 특성에 관한 연구

초록

인산염 피막처리는 Fe 기반의 금속 모재표면의 화성처리를 통해 내마모성, 내식성을 향상시키는 목적으로 기계부품, 강판 등 다양한 산업분야에 활용되고 있는 표면처리 기법이다. 다양한 인산염계 화성처리가 있지만, 그 중에서도 인산-망간 화성처리는 모재에 치밀한 인산염 피막층을 형성하고 피막의 입자가 윤활제 역할을 하여 부품 간 마찰과 마모를 줄여주기 때문에 shaft, piston과 같이 높은 내마모성, 내식성이 요구되는 자동차 구동부 관련 부품에 널리 활용되고 있다. 이러한 특성을 가진 인산-망간 화성처리는 산업적인 측면에서 중요한 부분이라고 할 수 있으며, 위의 특성들은 인산-망간 화성처리액의 전산도에 따라 좌우된다. 전산도는 인산-망간 화성피막 생성 과정 중 인산화합물의 산가와 H3PO4의 산가를 합한 값을 나타내며 동일한 피막 특성을 유지하기 위해서는 이 전산도 값의 유지는 필수적이라 할 수 있다. 하지만 인산 망간 화성처리액의 전산도에 따른 특성에 관한 연구는 현재 부족한 실정이다. 더욱이 산업에서 인산-망간 화성처리 시 품질과 수율 향상은 매우 중요시 되는 부분으로 다양한 전산도에 따른 피막 생성속도와 표면특성, 내마모 특성을 비교하고 나아가 최적의 전산도 조건을 도출하는 연구는 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 각각의 전산도 조건에 따른 인산-망간 화성처리 실험을 통해 조건에 따른 반응속도와 피막의 표면 특성을 SEM & EDS를 통하여 확인 하였고, 상(phase) 분석을 XRD으로 실행하였다. 더불어 화성처리 sample의 기계적 특성을 확인하고자 각 조건에 따른 피막의 두께 및 밀착성을 내마모시험을 통해 분석하였고 그 상관관계를 연구하였다.