일반기술

펄스 플라즈마 이온질화 및 이온붕화처리 System제조기술개발

플라즈마질화법은 진공용기에서 1-10torr의 질소와 수소의 혼합가스가 반응하여피처리물 표면에 질화층을 형상하여 폭발위험성이 없고 폐수등의 환경오염 물질배출이 없는 반면에 염욕질화법은 CN이온을 배출하고 가스질화법은 플라즈마질화법에 비해 약 250-300배 이상의 암모니아가스를 배출하여 심각한 환경오염을 유발하는 문제점을 지니고 있다. 따라서 표면경화방법중 환경친화적인 에너지절약기술로서 플라즈마질화법에 대한 관심과 중요성이 크게 부각되고 있는 실정이다. 더불어 플라즈마 질화법의 또 다른 특징은 음극방출에 의해 피처리물 표면이 활성화되어 질소원자의 확산을 촉진시키므로 가스질화법과 비교하여 약 2-2.5배 정도의 빠른 질화속도를 얻을 수 있어 생산성이 매우 높다. 에너지 효율 측면에서 플라즈마질화법은 피처리물 자체만 가열하므로 열손실이 매우 적으며 사용하는 가스량도 가스질화법에 비해 1/250-1/300 정도이므로 생산비용을 대폭 절감할 수 있는 장점도 지니고 있다. 플라즈마 질화법의 단점은 고전압 전원장치, 진공로, 진공펌프 제어장치등이 필수적이므로 초기 시설투자비용이 상대적으러 높다는 점이다. 플라즈마 보라이딩은 플라즈마를 이용하여 가스를 활성화시키고 음극방출에 의해 표면 반응을 촉진한다는 측면에서 전술한 플라즈마질화방법의 원리화 유사하다. 기존의 붕화처리방법은 오스테나이트 구역에서 B를 확산시키기 위하여 피처리물인 철강을 오스테나이트 구역의 온도범위까지 가열하므로 Previous hardening effect가 소멸하게 되며 열적인 확산에 필요한 장시간의 처리가 요구되는 단점이 있다. 플라즈마 보라이딩은 피처리물의 표면과 반응하는 이온과 분자들의 net flux가 크므로 붕화층의 형성이 촉진된다. 더불어 플라즈마에 의한 활성화 반응이므로 오스테나이트 온도구역까지 가열할 필요가 없어 피처리물의 처리온도를 낮출수 있어 피처리물 기지조직의 물성을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다.