게시 및 게시 날짜 : 2021/06/16

Hexavalent Chromium을 안전한 바카라 사이트하지 않고 환경 영향이 낮은 기능 도금을위한 대체 기술 개발

-aerosol 증착 방법 실용적인 3D 세라믹 코팅-

포인트

  • 우수한 녹 예방과 내마모성을 3D 모양 구성원에게 결합한 세라믹 코팅 방법
  • 에어로졸 증착 방법 기판 표면 마감 및 공정 조건을 최적화하여 대량 생산을 가능하게합니다
  • 환경 영향이 낮은 기능 도금을위한 대체 기술로 정밀 기계 부품에 적용

요약

국립 연구 및 개발 회사, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소 [Ishimura Kazuhiko 회장] (이하 "AIST"), 고급 코팅 기술 연구 센터 [연구 센터 Akito Jun] 미세 입자 스프레이 연구팀 Akito Jun (Research Team) 및 TOIMI SEIKO SEIKO의 이사, LIKO의 이사 Imaizumi Yukio] (이하 "Toyomi Seiko Co, Ltd"), 개발 사무소 Ohno Isao 등은실내 온도 충격 응고 현상에어로졸 증착 방법( "AD 방법"이라고 함)는 3 차원 표면에 대한 녹 예방 및 내마모성을 제공 할 수있는 낮은 환경에 영향을 미친 실내 온도 세라믹 코팅 기술을 공동으로 개발했습니다

도금은 일반적으로 금속 표면의 녹 예방 처리로 안전한 바카라 사이트되었습니다 특히 기계 부품에 널리 안전한 바카라 사이트되는 하드웨어크롬 도금8588_9044

그림

3D 세라믹 코팅 재료 및 AD 방법을 안전한 바카라 사이트한 녹 예방 효과


개발의 사회적 배경

도금은 일반적으로 금속 표면의 녹 방지 처리로 안전한 바카라 사이트되었습니다 예를 들어, 육각형 크롬을 안전한 바카라 사이트한 하드 도금은 높은 기능적 경도와 우수한 처리 비용을 제공하기 때문에 널리 안전한 바카라 사이트되지만, 육각형 크롬은 독성이 높은 특정 유해 물질로 지정되었으며, 치료 과정에서 근로자에 ​​대한 부정적인 영향이되었으며, 부적절한 폐기물 치료로 인한 환경 오염과 같은 사회적 문제가되었습니다 또한 유럽 (EU) 시장에서ROHS 지침YAELV Directivehexavalent 크롬을 함유 한 가정 기기 및 자동차 부품의 안전한 바카라 사이트은 금지됩니다 ROHS 지침은 제조 공정에 안전한 바카라 사이트되는 물질을 조절하지는 않지만 이러한 환경 적 영향으로 인해 육각형 크롬을 안전한 바카라 사이트한 단단한 크롬 도금이 사회적 문제가되었습니다 일본에서도 ROHS 지침 및 ELV 지침이 규제되는 지역 외부에서도 기계적 내구성과 녹 예방을 갖는 6가 크롬이없는 표면 처리 기술은 자동차와 같은 산업 분야에서 매우 바람직합니다 따라서, 3 배 크롬 도금 및 열 분무와 같은 대체 기술은 국내 및 국제적으로 간주되고있다 삼위 크롬을 안전한 바카라 사이트한 도금 기술에서, 도금과 금속 기판 사이의 계면이 다공성이되어 도금이 벗겨지고 녹 예방 효과가 감소하기 때문에 충분한 접착이 달성되지 않는다 따라서, 3 개 크롬을 안전한 바카라 사이트한 도금 기술은 상당한 환경, 경제적, 기능적 이점을 제공하지 않습니다 또한, 열 분무 방법은 도금에 비해 우수한 경도 및 내식성을 갖지만, 접착력, 내마모성 및 필름 두께를 제어하기 쉽게 도금하는 것보다 열등하다 따라서 현재, 대체 기술은 육각형 크롬을 안전한 바카라 사이트하여 도금하는 것과 기능적 또는 경제적으로 유사한 것으로 밝혀지지 않았다

 

연구 기록

Toyomi Seiko Co, Ltd는 기능 도금 분야에서 30 년이 넘는 제조 및 판매 경험을 보유하고 있으며 하드 도금, 특수 녹 방지 코팅, 특히 정밀 기계 부품 및 정밀 가공에 첨단 기술을 보유하고 있습니다 한편 AIST는 AD Method라는 실온 세라믹 코팅 기술을 제시했으며 20 년 넘게 연구하고 개발해 왔습니다 (안전한 바카라 사이트 : 나노AIST : 높은 안전성과AIST : 바카라 규칙를 단기간에Aisode Press 발표) 지금까지 반도체 제조 장비 부품 및 염료 감작 태양 전지 성분에 적용하는 실적이 있었으며 기술이 민간 회사로 이전되었습니다 (AIST : 실내 온도 공정을AIST : 세계 첫 번째!AIST : 저온 및 저압에서Aisode Press 발표) AD 방법은 고체 상태 세라믹 입자가 샌드 블라스팅과 같은 실온에서 가스로 기판에 분무되어 퇴적 된 건식 코팅 (비 솔루션 공정) 방법이다 AIST가 발견 한 "실내 온도 충격 응고 현상"을 기반으로, 매우 강한 접착력과 기계적 강도를 갖고 더 두껍고 밀도가 높은 세라믹 코팅을 만들 수 있습니다 열 분무 방법과는 달리, AD 방법은 기판에 분무 된 미세한 세라믹 입자를 용해시키지 않으므로, 응고 수축으로 인해 균열이나 기공이 발생하지 않으며, 높은 경도 및 접착력을 갖는 세라믹 필름은 금속 기판에 코팅 될 수 있기 때문에 녹 예방 및 내차 내성을 가질 것으로 예상된다 또한, AD 방법은 기금 처리와 달리 육각형 크롬이없고 원료 및 제조 공정에서 환경에 영향을받는 물질을 안전한 바카라 사이트하지 않기 때문에 도금 처리와 달리 처리 시설을 설치할 권한이 필요하지 않다는 장점이 있습니다

SO, AIST 및 Toyomi Seiko Co, Ltd는 공동으로 AD 방법을 안전한 바카라 사이트하여 평평한 3 차원 및 3 차원 철기 부품의 표면에 높은 녹 예방 및 내마모성을 제공하는 대량 생산 된 세라믹 코팅 기술을 개발했습니다

 

연구 컨텐츠

육각형 크롬 도금을위한 대체 코팅 형성 기술은 3 차원 모양의 대형 구성원에게 적용될 수 있으며 환경 친화적 인 건식 코팅 기술이 필요하다는 것입니다 또한, 코팅 특성은 경도가 900 HV 이상, 약 몇 마이크로 미터의 두께에서 탁월한 녹 예방 및 접착력이고, 단단한 크롬 도금의 것보다 크거나 큰 내마모성을 요구합니다

AD 방법을 안전한 바카라 사이트하여 내마모성 코팅 및 녹 방지 코팅이 조사되었습니다 AD 방법은 기판과 충돌하고 세라믹 입자를 나노 크기의 미세 결정 조각으로 분쇄하고 분쇄 ​​된 입자를 흐르고 재조합하여 조밀 한 필름을 형성하는 것을 포함한다 따라서, 분쇄 된 입자에 충분한 흐름이 없다면, 분쇄 된 입자 사이에 갭이 형성 될 수있다 즉, 핀홀이나 균열이없는 우수한 녹 예방 및 내마모성이있는 세라믹 필름을 형성하는 것은 쉽지 않았다

세라믹 코팅 필름에서 위에서 언급 한 핀홀이 달성되는 조건으로서, 정상 온도 충격 응고 현상에서 AD 방법의 필름 형성 원리 인 금속 기판에 부딪친 세라믹 입자가 균질 한 나노 스케일 결정 조각으로 분쇄되는 상태를 고려하는 것이 중요하다 표면 거칠기 (오목-컨버드 모양), 세라믹 코팅의 필름 두께 및 기판의 경도를 규정 된 관계로 설정함으로써, 세라믹 코팅에서 핀홀과 균열의 형성이 억제되고 녹 예방 효과가 크게 개선된다는 것이 밝혀졌다 껍질이없는 균질 코팅이 복잡한 3D 구조의 표면에 형성 될 수 있음이 입증되었다

그림 1은 전형적인 산술 평균 높이 (기판 표면의 평균 높이) RA 1 μm 이상의 불균일 한 평균 높이를 나타내며, 세라믹 코팅 재료로서 상대적으로 저렴한 것입니다2O3)를 안전한 바카라 사이트하여 기존의 필름 형성 조건 하에서 코팅 표면 (기판 샘플 2)의 비교 결과이다 비록 기질 샘플 1과 2의 RA는 기질 표면의 불균일이 필름 전 과정에서 미세하게 제어 될 때, 기본 샘플 2에 비해 1 μm 이상에서 동일한 값이지만, AD 방법을 안전한 바카라 사이트하여 스프레이 될 물질의 미세 입자의 크기와 같은 필름 형성 조건이 최적화되었고, 더 높은 비 녹화 된 기본적으로 달성되었다

또한 녹슬 예방 테스트는 페인팅 및 도금과 같은 표면 처리의 평가 방법으로 널리 안전한 바카라 사이트됩니다소금 스프레이 테스트를 준수합니다 (JIS Z 2371 : 2015)

그림 1

그림 1 소금 스프레이 테스트에 의한 거친 표면에서 알루미나 코팅의 방지 효과 (12 시간)
(왼쪽) 이번에 개발 된 AD 방법의 필름 형성 조건 하에서 실온에서 코팅 된 기본 재료 샘플
(오른쪽) 기존 AD 방법의 필름 형성 조건 하에서 실온에서 코팅 된 기본 재료 샘플

또한 그림 2는 노즐과 물체의 상대적 각도를 정확하게 제어하기 위해 AD 방법을 안전한 바카라 사이트하여 복잡한 3D 철 기반 부품의 표면이 정확하게 제어되고 실온에서 코팅되는 샘플의 모양을 보여줍니다 코팅 된 필름에는 고르지 않은 색상 또는 간섭 프린지가 없기 때문에 코팅은 껍질없이 균일하게 형성되는 것으로 확인되며, 나사산 및 볼 가이드 그루브와 같은 복잡한 3D 구조의 경우에도 균일하게 형성됩니다

그림 2-1

그림 2-2

그림 2 3D 구조에서 AD 알루미나 필름의 균일 한 코팅

그림 3은 볼 스크류의 복잡한 3D 멤버의 표면에서 녹 예방 효과를 확인하는 예를 보여줍니다 베이스 (오른쪽)는 단 1 시간 동안 소금 스프레이 테스트에서 볼 수있는 많은 양의 녹이 있지만, AD 방법 (왼쪽)으로 처리 된 부품은 6 시간 동안 소금 스프레이 테스트 후에도 볼록 부분의 가장자리 또는 모서리에 녹이 없으며, 소금 스프레이 테스트 후에도 표면에 녹지가 없다는 것을 알 수 있습니다

그림 3

그림 3 3 차원 구조 표면의 소금 스프레이 테스트 결과 (케이스 : 볼 스크류 표면)

그림 4는이 개발 기술과 기존 기술을 안전한 바카라 사이트하여 형성된 AD Alumina 필름을 보여줍니다TIN (TITANIUM NITRIDE) 코팅, HCR (하드 크롬 도금) 코팅, DLC 코팅 및탄수화물 담금 처리で形成した膜について、Taber Wear Test를 안전한 바카라 사이트하여 내마모성을 비교 한 결과입니다 여기서, TIN은 철 도구의 표면에서 안전한 바카라 사이트되기 시작한 내마모성 코팅이며 DLC는 기계적 성분의 표면에서 안전한 바카라 사이트되기 시작하는 내마모성 코팅입니다 크롬-몰리브덴 강철을 기본으로 비교할 때, AD Alumina 필름의 경도는 1200-1500 HV였으며, 이는 기존 육각형 크롬 화합물을 안전한 바카라 사이트하여 단단한 크롬 플래팅 필름의 900HV보다 충분히 높다 다양한 코팅의 마모 양의 비교로부터, AD Alumina 필름은 기존의 방법 또는 기화 된 담금질에 의해 얻어진 것보다 훨씬 우수한 마모 특성을 가지고 있으며, TIN 및 DLC 코팅의 것과 거의 동일하다는 것이 확인되었다 동시에, 표 1에 도시 된 바와 같이, 소금 스프레이 시험의 결과는 AD Alumina 필름이 동일한 필름 두께에서 TIN 및 DLC의 코팅 필름보다 분명히 우수한 녹 예방 효과를 가졌다는 것을 보여 주었다

그림 4-1
 

그림 4-2

그림 4 다양한 코팅 방법과 AD 알루미나 필름에 의해 형성된 필름 간의 내마모성 비교

표 1 다양한 코팅 필름의 녹 예방 효과 비교

표 1

그림 5

그림 5 선형 가이드 볼 및 방지 효과에 대한 AD Alumina 필름

그림 5는 알루미나 코팅 이이 기술을 안전한 바카라 사이트하여 선형 가이드 ( "롤링"을 안전한 바카라 사이트하여 기계의 선형 운동 부분을 안내하는 기계 요소 부품)에 적용되는 예를 보여줍니다 균일 한 AD Alumina 필름이 형성되었고, 6 시간 소금 스프레이 테스트 중에도 녹이 생성되지 않았다

 

미래 계획

이 개발의 결과에 대한 응답으로 Toyomi Seiko Co, Ltd는 연말까지 녹 방지 및 마모 방지에 필요한 작은 정밀 기계 부품을 제조하고 판매하는 것을 목표로하며 육각형 크롬이없는 기능 기독을위한 대안 기술로서 대체 기술로서 비즈니스를 개발하고 환경 적으로 인간 및 환경을 조성 할 것입니다 AIST는 또한 원료 분말을 합성하고 개선하고 비용을 절감하며 대규모 구조물로의 적용을 확장하여 기술의 대량 생산을 더욱 향상시킬 것입니다


터미널 설명

◆ 방 온도 충격 응고 현상
이 현상은 에어로졸 증착 방법을 안전한 바카라 사이트하여 미세 입자가 실온에서 기판에 분무 될 때 발생합니다 입자가 축적되고 기질에 부착되어 밀도가 높고 강력한 미세 입자 결합 필름을 형성합니다 입자 충돌 동안 큰 플라스틱 변형 및 나노 스케일 입자 분쇄가 발생하여 실온에서 밀도 및 입자 간 결합 진행을 초래합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 에어로졸 증착 (AD) 방법
가열없이 기계적 충격력 만 안전한 바카라 사이트하여 고체 세라믹 분말을 실온에서 기판에 스프레이하여 밀도가 높고 투명하며 고강도 및 고 접착력 및 고전력 세라믹 필름을 형성하는 방법 "실내 온도 충격-분류 현상"을 기반으로, 금속 및 유리와 같은 다양한 기판 표면에 매우 강한 접착력과 기계적 강도를 가지며 열에 민감한 플라스틱을 안전한 바카라 사이트하여 두꺼운 두께로 두껍고 밀도가 높은 도자기를 코팅 할 수 있습니다 이 기술은 AIST에 의해 출시되었으며,이 기술은 기존의 필름 형성 방법에 비해 필름 형성 속도를 크게 향상시키고 공정 온도를 낮추었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Chromium plating
Chromium 플레이트는 헥사 발성 크롬 화합물 또는 3 배의 크롬 화합물을 감소시키기 위해 안전한 바카라 사이트되는 도금이며, 침전 된 도금 코팅 자체는 육각형 크롬 화합물을 함유하지 않습니다 따라서, 이론적으로는 이론적으로, 이는 육각형 크롬 화합물을 함유하지 않으며 ROHS 지침의 적용을받지 않기 때문에, 공장의 처리 액체에는 많은 양의 6가 크롬이 포함되어있어 부지 근로자에 ​​부작용이 발생하고 부족한 폐기물 액체 처리로 인한 환경 오염 문제가 발생한다[참조로 돌아 가기]
◆ ROHS 지침
일본어로 전기 및 전자 장비와 같은 특정 위험 물질 안전한 바카라 사이트에 대한 제한과 관련된 EU 법률, "전기 및 전기 장비에 포함 된 특정 위험 물질의 안전한 바카라 사이트에 대한 유럽 의회 및 협의회 지침"으로 번역되었으며, Rohs (ROSIN)로서의 비판을받습니다 2003 년 年に発行し、 2013 년 年に発行し、 6 가지 물질, 납, 수은, 카드뮴, 헥사 발성 크롬, PBB (폴리 브롬화 비 페닐) 및 PBDE (폴리 브롬화 디 페닐 에테르)가 지침의 대상이되었지만 2019 년 7 월 22 일부터 4 개의 새로운 물질이 첨가되었고 총 10 개의 물체가 지시를 받았다 이것은 최종 제품에 포함 된 유해 물질에 관한 규제이며 제조 공정에 안전한 바카라 사이트되는 물질을 다루지 않습니다[참조로 돌아 가기]
◆ ELV 지침
이것은 중고차의 환경에 대한 부담을 줄이기위한 EU의 순서입니다 목적은 안전한 바카라 사이트중인 자동차의 폐기물을 예방하거나 줄이고 중고 자동차를 효율적으로 처분 할 수 있도록 자동차와 그 구성 요소를 재안전한 바카라 사이트하고 재안전한 바카라 사이트하는 것입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 소금 스프레이 테스트
JIS Z 2371에 지정된 녹 예방 테스트 방법을 안전한 바카라 사이트하여 소금물을 스프레이하여 가속화 된 녹 발생 테스트를 수행합니다이 프레젠테이션의 특정 조건은 다음과 같습니다
<테스트 조건 등>
소금 용액 50 g/L ± 5 g/L, pH 65-72 (25 ℃ ± 2 ℃)
테스트 장비 내부 온도 : 35 ℃ ± 2 ℃
스프레이 양 테스트 조각 80 cm2의 면적에 대해 15 ± 05 ml/h로 스프레이하십시오
또한,이 평가에서, 세라믹 코팅 부재의 코팅 표면에 녹의 존재 및 크기와 크기는 녹은 테스트 시간 동안 광학 현미경 및 전자 현미경에 의해 시각적으로 확인됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 주석 코팅
진공 상태에서 고도로 순수한 티타늄이 증발되는 코팅 방법, 혈장과 같은 고 에너지 환경 하에서 질소와 반응하여 기판에서 결정을 재배합니다 알루미나보다 어렵고 금색이 있기 때문에 다양한 도구 및 곰팡이에 대한 내마모 코팅 또는 장식 코팅으로 안전한 바카라 사이트할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 탄수화물 담금 처리
표면 경화 열처리는 탄소를 강철 표면에 침입하여 표면 층 근처의 탄소 농도를 증가시킵니다 금속으로 작업하기 쉬운 저탄소 강철과 저금리 강철 스틸에 종종 안전한 바카라 사이트되며 표면이 단단하고 코어가 부드럽기 때문에 고강도와 내마모성을 모두 달성 할 수 있습니다 자동차 부품, 기계 및 건설 기계를 포함한 다양한 산업 분야에 널리 적용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Taber Wear Test
재료 및 도금 코팅의 내마모성을 평가하는 테스트 중 하나 두 개의 회전 분쇄 휠 (마모 휠)이 일정한 속도로 디스크 모양의 테스트 조각을 회전시키면서 더 이상 접지 된 다음, 내마모성을 평가하기 위해 테스트 전후의 체중 변화를 측정하는 테스트 방법 마모 자국은 폭이 약 20mm이고 가장 바깥 쪽 직경은 약 80mm입니다 마모 고리에 부착 된 연마 용지의 등급은 평가 표면의 내차 저항에 의해 결정되고, 도금 평가에서, 도금이 금속 디스크에 적용되어 도금 표면 만 마모되도록한다[참조로 돌아 가기]

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