표면 처리의 종류와 특징 처리 방법, 용도, 적절한 재질에 대해 해설

표면 처리의 종류와 특징 처리 방법, 용도, 적절한 재질에 대해 해설

표면 처리라고 들으면 어떤 것을 떠올리시나요?

책이나 자동차, 스마트 폰 등, 수중에 있는 제품의 대부분이, 깨끗한 외형으로 발매되며,

뭔가 「깨끗하게 보이는 가공」이 되어있습니다.

금속 제품에 대해서도 예외는 아니고, 도료를 바르거나 특별한 처리를 하거나,

다양한 가공이 이루어지고 있습니다.

그리고 그 목적은 단지 외형을 깨끗하게 만드는 것만이 아닙니다.

이번은, 표면 처리에 대해서, 어떤 목적·용도로 도입되고 있는지, 

그 효과나 처리 방법 등에 대해서 해설해 보겠습니다.

 

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표면 처리란?

표면 처리는 표면에 대해 수행되는 가공입니다. 

외형을 정돈하는 역할도 있지만, 강도와 내구성을 높이는 등 외형 이외의 목적이 있습니다.

대표적인 표면 처리에는 도금 가공이나 도장 등이 있습니다. 

차의 코팅이나 외벽의 도장등도 그 하나로, 광택이 있어 외형이 깨끗해진다고 하는 것보다

표면 처리를 하는 것으로 열화를 막아 내구성을 높이는 것을 주된 목적으로 하고 있습니다.

 

표면 처리의 종류와 특징

표면 처리에는 다양한 방법과 소재가 사용됩니다. 방금 조금 만져 도금이나 도장 이외에도 다양한 방법이 있습니다.

철이나 강, 알루미늄 등의 소재에 따라서도 선택하는 처리 방법이 다릅니다.

그렇다면 실제로 어떤 금속 처리가 있어 각각에 어떤 목적·용도로 사용되는 것일까요?

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도금

도금은 고체의 표면에 금속을 성막시키는 기술. 자동차의 외장을 비롯해 

다양한 제품이 도금에 의해 표면 처리를 하고 있습니다만, 

실은 도금은 외형 이외의 용도에도 많이 활용되고 있습니다.

・장식성: 장식 도금이라고 불리며, 외형을 아름답게 하는 목적으로 사용됩니다.

・내식성：방식 도금이라고 불리며, 주로 재료의 녹을 보호하는 목적에 이용됩니다.

・기능성：기능 도금이라고 불려 전자 기기의 부품 등에 대해서 활용됩니다.

페인트

도장은 도금과 마찬가지로 장식이나 보호, 방청 등을 목적으로 사용되는 표면 처리입니다. 

도금과 달리, 상온·대기하에서 도포할 수 있는 메리트가 있어, 철제품 이외에도 다양한 것에 활용되고 있습니다. 

또한, 도장은 얇은 막을 생성하는 코팅과 두꺼운 막을 늘리는 라이닝으로 나뉩니다.

도포하는 「도료」에는 다양한 종류가 있어, 색을 바르는 페인트나 바닥의 코팅에 이용되는 왁스 등, 

평상시의 생활에 친숙한 것도 많습니다. 

 

그 사용의 용이성으로부터, 많은 소재에 사용됩니다만, 

도금에 비하면 견고한 피막이 되기 어려운 점은 주의가 필요합니다.

도장은 그 간편함으로부터, 도포에 다양한 방법이 이용됩니다. 

그 중에서도 자주 사용되는 도장 방법에 대해 몇 가지 소개합니다.

●롤러
건물의 외장이나 바닥의 왁스 등에 사용되는 수법으로, 가장 간편한 도포 방법입니다.

●취부 도장
도료를 안개 모양으로 뿌려주는 도포 방법입니다. 

가장 쉬운 것은 캔 스프레이입니다. 

또한 건축 현장 등의 광범위한 도포에서는 에어컨 프레서가 사용됩니다.

●롤 코터
대형 고무 롤로 두께가 있는 도막을 만들 때 사용됩니다. 

합판을 비롯한 평판의 도포에 자주 사용됩니다.

●소부 도장
고온 환경에서 30분 이상 가열하여 도료를 경화시키는 표면 처리 방법입니다. 

멜라민 소부, 아크릴 소부, 우레탄이나 착부, 불소 소부 등이 있습니다.

 

알루마이트(양극산화 처리)

알루마이트는 알루미늄을 전해 처리하여 산화 피막을 생성시키는 표면 처리입니다.

알루미늄은 산소와 결합하기 쉽기 때문에 원래 얇은 산화막이 생성됩니다. 

이것은, 방청성이나 내식성이 좋고, 그대로라도 어느 정도의 표면 처리가 된 상태가 되고 있습니다. 

 

그러나 알루미늄의 피막은 매우 얇기 때문에 환경에 따라서는 곧 기능하지 않게 됩니다. 

그래서, 보다 깔끔한 표면 처리의 방법으로서 이용되고 있는 것이 알루마이트입니다.

알루마이트는 알루미늄 제품을 장착한 지그를 전해액에 넣고 전류를 흘려 표면에 산화 피막을 생성합니다. 

일반적인 도료 등과 달리 알루마이트 피막은 표면에 무수한 구멍이 있습니다. 

 

그 때문에, 방청성이나 내구성의 향상 등에 가세해, 내마모성이나 발수성이 뛰어난 데다, 

전기 절연성이나 높은 경도를 가지는 표면 처리가 되고 있습니다.

 

표면 경화

철강에 대하여, 표면을 경화시키는 처리 방법으로, 내부는 철강 독특한 인성을 갖게 한 채로, 표면만을 경화시킵니다.

수법으로서는, 침탄이나 질화 처리, 고주파 담금질 등이 대표적입니다.

 

표면 경화를 함으로써, 강의 내마모성은 피로 강도 등을 향상시킬 수 있기 때문에,

철강 제품의 대부분에 표면 경화가 채용되고 있습니다.

단, 침탄으로 727℃ 이상, 질화 처리에서도 500℃ 정도로 가열하기 때문에,

 도금에 비해 처리 온도가 높고, 제품이 변형해 버리는 것이 결점입니다.

 따라서 가공 후 수정이 필요하지 않습니다.

표면 열처리

표면 열처리는, 열처리에 의해 경화된 강 중에서도, 인성을 유지하면서, 

내마모성이나 피로 강도, 윤활 특성 등을 요구되는 철강 제품의 표면에 대해서 한층 더 열처리를 가함으로써 

표면의 강도를 늘리는 가공 기술입니다.

표면 열처리는 「표면 담금질」과 「열 확산 처리」의 2종류로 분류되어 있습니다. 

표면 담금질은 강 중에서도 필요한 곳에 대해 급속히 가열시켜 경화 처리를 실시하는 표면 처리 방법입니다.

한편, 열확산처리는 금속·비금속에 따라 처리방법이 다르며, 

내마모성이나 내식성, 접동성 등 처리에 의해 부여되는 특성도 다릅니다. 

따라서 가공하는 소재나 목적·용도에 따라 적절한 표면처리방법을 선택해야 합니다.

 

용사

용사는 용사제라고 불리는 재료를 불어 피막을 만드는 표면 처리입니다. 

가공물에, 가열하는 것으로 용융, 또는 그것에 가까운 상태로 한 금속이나 세라믹스, 플라스틱, 서멧 등을 붙여

입자를 응고시켜, 밀착하는 것으로 피막을 형성시킵니다.

두꺼운 막을 비교적 간단하게 만들 수 있는 점과, 현지에서의 시공이 가능한 점에서, 

교량이나 철탑을 비롯한 큰 건축물의 표면 처리에도 이용되고 있습니다.

 

에칭

에칭은 화학약품 등의 부식 작용을 사용한 표면 가공 방법입니다. 

구리나 아연뿐만 아니라, 부식성이 있는 것이면 폭넓게 대응할 수 있습니다만, 

동판에 의한 판화나 인쇄의 기술로서 발전해 온 경위가 있기 때문에, 구리나 아연의 금속 가공에 이용되는 것 많습니다.

액체를 사용하는 "습식 에칭"과 기체를 사용하는 "건식 에칭"이 있으며, 

금속 가공뿐만 아니라 반도체 공학에도 응용되고 있습니다. 

 

또, 예술이나 인테리어로부터 산업용의 정밀 부품이나 전기 부품, 의료 기기 등, 

폭넓은 분야의 제품에 이용되고 있는 표면 처리의 기술입니다.

화성 처리

화성 처리란, 주로 금속의 표면에 처리제를 도포하고, 화학 반응을 일으키는 것으로 내식성을 강하게 하거나, 

도료와의 친화성을 향상시키거나 하는 표면 처리를 말합니다.

금속에 따라 소재의 작용이 다르기 때문에, 피막을 형성하기 위해 사용되는 처리제는 각각 다르고, 

아연이나 도금, 카드뮴 도금에 대해서는 크로메이트 처리, 철을 대상으로 하는 경우는 인산 피막 처리나 

검은 염색 등이 사용됩니다.

청정·연마·쇼트 피닝

표면 처리라고 하면, 도료나 소재로 코팅하거나, 특별한 수법을 이용해 피막을 생성하는 것처럼 보이기 쉽지만, 

세정이나 연마, 블라스트나 쇼트 피닝에 의한 표면의 개질 등도 그 일종 입니다.

표면을 덮는 것은 아니기 때문에 강도가 오르는 것은 아니지만, 

높은 강도를 필요로 하지 않는 경우에, 녹의 제거에 의해 열화 상태를 회복시키거나, 

경면 마무리에 의해 외형을 개선하거나 하는 표면 처리가 도입되고 있다 합니다.

 

 

 

 

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[ 이 기사는 일본 기사를 번역한 것입니다. ]

 

출처 - https://mitsu-ri.net/articles/surface-treatment

【表面処理の種類と特徴】処理方法、用途、適した材質についても解説 | 金属加工のMitsuri

 

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