(Foundry, Forging & Heat treatment Monthly) 2016년 3월호 발행

01 우앤이-전기 2016.3.2 9:57 AM 페이지1 Apogee

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월월간간주주단단조조와와열열처처리리Foundry, Forging & Heat treatment

■잡 지 명:월간주단조와열처리■등록번호: 구로 라-00116

■ ISSN NO : ISSN 1599-4643

■등 록 일: 2012년05월15일

■발 행 일: 매월5일

■발행.편집인: 신용석

■총괄 CEO : 김흥복([email protected])

■ 편 집 장: 임 숙 희([email protected])

■ 취재기자: 김 슬 기([email protected])

■광고총괄: 신용석CEO

■Web Site : http://www.metalnet.co.kr

■발 행 처: 메탈넷코리아

주 소: 서울특별시구로구구로3동212-26

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■출력실: 우성사

■인쇄소: (주)한빛인쇄

■정 가: 권당8,000원(연간정기구독료80,000원)

MMaarr 22001166

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2016년03월(Mar / 통권39호

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•Briefing News

한국금속열처리공업협동조합2016년정기총회2월24일대구에서개최

한국철강협회, 제49회정기총회개최

코스틸의강섬유, 번드렉스(Bundrex), “우리는히든챔피언”

•interview of Special

한결 같이 고객과 더불어 100년을 약속하다

주식회사건우대표이사박병웅

•Expo 2016 of News

2016년제9회주.단조와열처리전시회가‘뿌리산업의중심’인천서개최

2016년5월25일송도컨벤시에서개최되는금속전은2015년11월20일기준

용접전포함60여개사100부스참가확정

•Reportof EXPO 2016

2016년제9회국제주.단조와열처리.공업로설비전시회참가업체소개

•기술특집

90년대주물공장에서주물설비기술의활용과응용

열반응석출.확산에 의한 표면피복

다이아몬드코팅의 기계분야에의 응용

공구 및 금형강의 화학적 증착법

플라즈마 용사기술에 의한 표면처리

•안내(Information)

월간주단조와열처리정기구독신청안내

02 주단조와열처리 목차-3월 2016.3.2 10:1 AM 페이지1 Apogee

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Metal Exhibition 2002 Metal Exhibition 2006 Metal Exhibition 2011

Metal+Metallurgy & Thermoprocess Expo 2016

03 2016년금속전 2016.3.2 10:5 AM 페이지1 Apogee

04 토탈열기(2016-01) 2016.3.2 10:9 AM 페이지1 Apogee

05 해륭(2015-5) 2016.3.2 10:11 AM 페이지1 Apogee

06 청송광고 2016.3.2 10:13 AM 페이지1 Apogee

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2016년 한국금속열처리공업협동조합(이사장: 주보원) 정

기총회가 2016년 2월 24일(수요일) 대구 그랜트 호텔 5층

슈가홀에서에서 50여 조합원사가 참석한 가운데 성황리

개최되었다.

이날 감사보고를 시작으로 2015년 사업 및 결산보고와

2016년 사업계획 및 수지 예산을 통괴 시켰으며 조합원사

의 수상식도 가졌다.

중소기업청장 표창에는 장인금속열처리(주) 강규선 대표

가 수상하였으며 중소기업중앙회장 표창은 용성열처리

(주) 황인영 연구원과 부산소재 동서열처리(주) 최민호

과장이 수상을 하였다.

또한 신규회원사로 일본테크노사와 기술제휴를 통해 공

업로전문 생산업체인 한국테크노 정형기 대표가 가입인

사를 가졌으며 한국열처리공학회 학회장 홍주화 충북대

학교 공과대학 신소재공학과 교수가 참석하여 자리를 빛

내어 주었다.

한국금속열처리공업협동조합2016년정기총회2월24일 대구에서개최

16 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

Briefing News of Monthly

장인금속열처리(주) 강규선대표중소기업청장표창수상

16-23 Newslette-3월 2016.3.2 10:40 AM 페이지1 Apogee

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 17



18 鑄鍛造&熱處理 2016. 3




20 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


한국철강협회가 금년에 신시장 개척과, 불공정 수입 철강

재를 대상으로 중점대응 활동을 전개하여 철강업계가 어

려움을 딛고 활력을 되찾는데 총력을 다할 계획이다.

한국철강협회는 2월 23일 오전 11시 포스코센터 서관 18

층 스틸클럽에서 권오준 회장 등 회원사 대표 20여명이

참석한 가운데 제49회 정기총회를 개최하고 2016년도 사

업계획을 확정했다.

이날 확정된 사업계획에 따르면 철강협회는 금년도 사업

추진의 기본목표를『철강산업 위기극복과 지속성장 지원』

에 초점을 맞추어 다양한 사업을 발굴하여 추진키로 했

다.

철강협회는 금년도 핵심과제로 △수출활성화 및 내수시

장 안정화△철강산업 경쟁력 강화 기반 확보△위원회별

특화 서비스 제공△협회 역량 강화 등으로 정하고, 철강

업계가 위기를 극복하고 활력을 찾는데 최선을 다할 계

획이다.

철강협회는 우선 금년에 수출활성화 및 내수시장 안정화

를 위해 현재 조사중인 피소건(10개국 19건)에 대한 적극

대응을 통해 덤핑 규제 피해를 최소화하고, 신규 제소 움

직임에 대해서는 선제적으로 대응하며, 중동, 서남아 등에

시장개척단을 구성하여 파견함으로써 신시장 개척에 앞

장설 계획이다.

또한 후판, 철근, 선재, H형강 등 수입급증 품목을 대상으

로 불공정 무역 대응분과위원회 신설, 규격 상향, 유통

KS 시판품 조사를 통해 무분별한 불법·불량 철강재 유

입을 차단하는 등 품목별 대응 활동을 중점적으로 전개

해 나갈 예정이다.

철강협회는 철강산업 경쟁력 강화 기반 확보를 위해 산

업용 전기요금 및 POST 2020 로드맵 수립 대응을 통해

철강업종의 에너지 비용 부담 완화를 추진하고, 환경문제

에 적극 대응하여 철강업계가 경쟁력을 되찾는데 노력할

계획이다.

또한 수소환원철 경제성/기술성 검토, 타이타늄 원천소재

개발, 고망간강 이용 기술개발을 위한 경제성 평가 등 기

술개발 지원에도 박차를 가할 예정이다.

표준과 관련해서는 건설용 강재의 표준을 선진국 최고

한국철강협회, 제49회정기총회개최


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 21


수준으로 상향하여 저급 수입산과 차별화하고, 단체표준

인증 품목 개발을 추진하여 시장확대 및 품질 선진화를

도모할 계획이다.

철강협회는 현재 운영중인 위원회 활동을 강화하여 특화

된 서비스를 제공할 예정이다. 강관협의회는 중동 등 해

외시장 진출을 위한 대응 전략을 수립하고, 교량공사 등

신규 프로젝트에 강관파일 시범 적용을 추진하며, 스테인

리스스틸클럽은 건축용 스테인리스 배관재의 KS 규격 및

소방기준 개정을 추진하여 수요 확대에 박차를 가할 예

정이다.

또한 강구조센터는 건축물의 안전을 위해 비KS 건설용

강재 사전품질시험제도 도입, 품질관리 건설자재 대상을

확대하고, 선재협의회는 국내/수입산 선재 가공제품 품질

조사를 통해 저급 불량 선재의 유입근절을 추진할 계획

이다.

철강협회는 협회 역량을 강화하여 경쟁력 있고 강한 조

직으로 거듭나기 위해 ERP 및 그룹웨어 시스템을 재구

축하고, 평가 및 보상 시스템 개선을 통해 성과 및 능력

중심의 연봉제를 확대 운영하며, 정년연장에 따른 임금피

크제도 도입할 계획이다.

한편, 이날 총회에는 권오준 회장, 현대제철 우유철 부회

장, 동부제철 김창수 사장, 철강협회 송재빈 부회장, 세아

제강 이휘령 사장, 고려제강 홍영철 회장, 대한제강 오치

훈 사장, 동일산업 오승민 사장, 동양철관 김익성 사장, 한

국주철관 김태형 사장, 나스테크 김기종 사장, 심팩메탈로

이 송효석 사장 등 회원사 대표 20여명이 참석했다.

한국철강협회는 75년 7월 철강산업의 국제경쟁력 제고와

지속가능한 발전을 도모함으로써 국가 경제발전과 선진

화에 기여하고 회원간의 친목을 증진하기 위해 설립되어

회원사는 철강을 제조하는 정회원 37개사와 특별회원 4개

업체 및 단체가 참여하고 있다. 하였다.


22 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


장기적인 경기침체로 취업률이 악화되면서, ‘대기업’을

찾던 취업 준비생들이‘히든챔피언(hidden Champion)’기

업으로 눈길을 돌리고 있다. 히든 챔피언이란, 헤르만 지

몬의 책에서 소개된 용어로, 대중에게는 생소하지만 그

기업만의 기술과 장점, 세계화 전략을 세워 특화된 분야

에서 세계 시장을 지배를 하는 기업을 뜻한다. 즉, ‘작지

만 강한기업’강소기업을 의미한다.

㈜코스틸(대표이사 박재천)의 강섬유 브랜드‘번드렉스

(Bundrex)’가 대표적 사례다. 올해로 3년 연속, 세계 최대

규모의 콘크리트 박람회‘World Of Concrete(이하 WOC)’

에 출전하여 강섬유 세계 1위 업체인 베카르트와 철강제

조업체 아르셀로미탈, 종합케미칼 업체인 SIKA와 어깨를

나란히 하고 있다.

번드렉스(Bundrex) 사업본부를 이끄는 강현영 본부장은

“우수한 기술력과 품질보다는 오직 싼 가격만이 시장을

좌우하는 국내시장에서 벗어나 해외시장에 주목하고 신

제품을 통해 신시장을 개척하는 것만이 기업이 지속 성

장하는 것이며, 또한 국내 유수한 인재를 영입할 수 있는

원동력은 해외진출이다.”라며 글로벌 시장에서 살아남기

위한 포부를 밝혔다. 아울러, “현재 코스틸의 번드렉스

(Bundrex)는 세계적 기업과 견주어도 밀리지 않는 기술과

마케팅, 외국어 능력까지 겸비한 인재들이 포진하고 있

다.”며 작지만 단단한 조직임을 강조하였다.

실제로 번드렉스(Bundrex)는 지난해 12월, 포항에 국내시

장 전용 생산기지를 마련하였고, 광주 공장에 신설비를

도입하여 강섬유 수출 전용 생산기지 완성한 바 있다. 코

코스틸의강섬유, 번드렉스(Bundrex), “우리는히든챔피언”세계최대규모의콘크리트전시회‘WOC(World of Concrete)’3년연속참가


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 23


스틸은 이제 히든 챔피언이 되기 위해 세계 시장을 향한

적극적인 행보를 실행으로 옮기고 있다.

올 해로 3년 연속 W.O.C.에 출전중인 번드렉스(Bundrex)

문치복 과장은“WOC 전시회 참여를 통해 꾸준히 전 세

계 자재시장, 토목, 건축 분야의 다양한 산업에 종사하는

사람들에게‘Bundrex(번드렉스)’라는 브랜드를 홍보 하고

있으며, 그 결과 다양한 이해관계자들과의 네트워크를 구

축하고 있다.”고 설명하였다. 특히, “지난해에 이어, 올 해

도, 세계 최초 New-type 형태의 강섬유인 아치형 강섬유

를 개발하여 전시회에 참가 하고 있는데, 기존 제품보다

20% 강도가 향상되어, 고객사의 반응과 관심이 뜨겁다.”

며 기대감을 나타냈다.

번드렉스(bundrex)의 적극적인 해외 진출은 유럽과 미주

지역 각국의 에이전트와 신규 판매망 구축으로 이어져

수출 활로 개척에 큰 성과를 가졌고, 현재 중국, 일본, 대

만, 인도, 네팔, 룩셈부르크, 카타르, 콜롬비아, 브라질, 페

루 등 총 11개 국가와의 수출을 통해 제품의 우수성과 브

랜드 경쟁력을 확보해 가고 있다.

2017년 까지 수출국을 30여 개 국가 이상으로 확대하는

것을 목표로 이번 전시회에 참가 하였으며, 북미, 유럽, 중

동/아프리카, 아시아 태평양, 남미 등에서의 미개척 시장

을 집중적으로 공략하여 수출 목표 3만 4000톤 달성과 세

계 top3브랜드 입지 강화에 가속도를 붙이기 위한 Global

판매 네트워크를 단단히 구축할 예정이라고 전했다.


24 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

■국내시장의한계극복을위해해외시장을두

드리다.

지금의 (주)건우 창업주 박병웅 대표 는 24년 전 근무하

던 회사의 사정이 어려워지자 새로운 회사를 찾기보다는

창업을 해야겠다는 생각으로 3개월 남짓 준비하여 시작

해 오늘까지 이어지고 있다.

92년 당시 유류 파동으로 온 나라가 어려움이 있었지만

어려울때 동일한 입장에서 시작해야 된다는 생각에 이른

것이다. 92년 2월 1일 창업하여 지금에 이르기 까지 많은

어려움도 있었지만, 그 어느 때보다 지금이 가장 어렵게

느껴질 만큼 현재 공업로 산업은 그야말로 침체기 라고

말할 수 밖에 없는 실정이다.

(주)건우는 공업용로 전문 제작업체로 최소 에너지의 최

대열효율을 목표로 열처리로를 제작하고 있으며, 공업로

제작의 원칙으로 원가절감은 물론 설비의 자동화, 공업로

내의 온도분포균일화, 내열성증대, 작업의 능률과 안전등

항상 소비자의 입장을 생각하며 로를 제작하고 있다.

(주)건우의 주 생산품목으로는 전기로, 시험로, 가열로, 열

처리로, 광휘소둔로, 브레이징로, 소성로 염욕로 등이 있

으며, 최근 신소재 분야에 세라믹 분위기 롤러허스킬른을

개발, 향후 이 제품에 대해 주력할 예정이라고 한다. 분위

기 롤러허스킬른은 2015년 3월 독일 바이어로부터 현장실

사를 통해 우수한 설비로 인정 받은바 있다.

또한 현재 러시아 수출계획을 준비하고 있고, 이 계획이

차질 없이 진행될 수 있으면 향후 해외로의 시장을 좀더

확대할 계획이다.

■시장확보를위해서는신기술개발은반드시필요

공업로 산업에서 새로운 기술을 개발한다는 것은 매우

한결같이고객과더불어100년을약속하다주식회사 건우

창업주박 병 웅

interview of Company Story

국내공업로산업은이미포화상태를넘어선지오래다. 그럼에도많은신생업체들이생기고또사라지기를반복하는

것은기초산업으로반드시필요한산업이기때문이다.

국내의시장이매우좁아새로운시장확보를신기술확보로시장을넓히는것이지금으로서는최선일수도있을것

으로보인다. 모든산업이불황의터널을쉽게빠져나오지못하고있는상황에국내공업로산업역시그어느때보

다어려운시절을보내고있는듯하다. 3년전건우로기계공업(주)에서주식회사건우로회사명을바꾸고2세경영

에돌입하고있는주식회사건우의박병웅창업주를만나봤다.

취재·정리 / 김슬기기자(Kim Seul Gi)

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26 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

interview of Special

어려운 일이지만, 그럼에도 불구하고 신기술 개발만이 새

로운 시장을 확보할 수 있는 길일 것으로 보인다.

하지만, 새로운 기술을 개발하게 되더라도 제품의 수요가

없으면 무용지물이 될 수 있기 때문에 가장 좋은 방법으

로는 유저와의 컨소시엄이 가장 이상적이지만, 그런 여건

이 주어지기는 매우 힘든 상황이기도 하다.

공업로 업체들이 가지고 있는 취약점이라고 할 수도 있

고 시장의 문제점이라고도 할 수 있겠다. 공업로를 사용

하는 업체는 제한적이기 때문에 경쟁이 매우 치열하다.

경쟁이 치열 할수록 결국 가격경쟁이 붉어져 제작된 설

비에 품질이 떨어지고 그 결과 생산차질에 문제가 발생

되어 오는 문의전화가 많다. 또한 경기침체로 신규설비투

자 보다는 기존설비 또는 중고설비를 구매하여 사용용도

에 맞게 개조 하고 수리하고자 하는 상담문의전화가 많

이 오고 있다. 공업로는 규격화 된 설비가 아니기 때문에

부분개조를 통해 생산을 이어간다 하여도 사용자 환경에

맞는 조건을 맞추기 까지 지속적인 유지비용이 발생된다

는 단점이 존재한다 매우 안타까운 현실이다.

또한 정부의 뿌리산업지원에 대한 정보제공이 잘 이뤄져

업체들이 겪는 애로사항들이 빠르게 해소되었으면 좋겠

다. 일례로 좋은 기술을 확보하고 있더라도 자금이 여의

치 않아서 제품을 생산하지 못하는 업체들이 있는데, 정

부의 지원이 확보되어 이러한 업체들에게 혜택이 돌아갈

수 있다면 공업로 산업이 좀더 발전할 수도 있을 것이기

때문이라는 것이다.

현재 공업로 업체들은 여러 가지 악재 속에서 고전하고

있는 것으로 보인다. 그렇지만 이 산업은 기초산업으로

반드시 존재해야 하는 산업이다. 그간 정부에서는 여러

방면으로 뿌리산업의 육성을 위해 정책을 내 놓고는 있

지만, 정작 필요한 업체들에게 손길이 미치지 못하고 있

다는 것은 매우 안타까운 일이다. 박병웅 창업주가 강조

한 것처럼 정부의 정책이 정책으로 끝나지 않고 필요한

업체들이 제때에 잘 활용될 수 있는 정책으로 자리잡을

수 있기를 바래본다.

■ (주)건우의생산제품어떤것이있나?

(주)건우에서 생산되는 제품 중 전 자동 롤러허스킬른은

주로 반도체 산업, 2차 전지산업, 의료기 산업, 다공성 세

라믹스 산업 등에서 사용되는 공업로 로, 초기 진공 후

N2&H2 GAS를 이용, O2센서에 의한 분위기실현 노점-40

도 이다. 또한 철강 및 비금속 열처리에 적용되는 연속식

광휘소둔로, 가열로, 전자동 염욕로등 도 생산하고 있다.

이 밖에 전자동 소성로는 예열, 환원, 냉각을 프로그램에

의한 콘트롤을 진행하고 있어 도자기산업 등 대량 생산

에 적합하다.

■ 1세대의지식과경험을바탕으로후세대양성

에도심혈을기울이다.

앞에서 잠깐 언급했듯 (주)건우에서는 공업로를 제작할

때 소비자의 입장에서 한번 더 생각하고, 소비자가 만족

할 수 있는 공업로를 공급하기 위해 지속적으로 노력하

고 있다.

(주)건우에서 생산하고 있는 모든 설비는 각 분야별로 사

용용도와 사용조건 그리고 환경에 맞게 주문제작이 이루

어진다는 점이 가장 큰 특징이다. 또한, 가격경쟁력을 높

이기 위한 목적으로 저가에 부품을 사용하지 않는 것 또

한 특징으로 꼽을 수 있다. 각 회사에 납품되었던 설비는

주문형태로 제작되기 때문에 박병웅 창업주는 24년간 한

번 제작된 설비와 동일한 설비를 제작해 본 경험이 없다

고 한다.

뿐만 아니라 ㈜건우는 구매업체에게 넓은 선택에 폭과

가격 만족을 드리기 위해 자동차 옵션별 구매 방식과 유

사한 구매방식을 도입하려 하고 있다. 또한, 다양한 분야

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interview of Special

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 27

에서 공업로를 대체, 응용 설비로 자리 잡을 수 있도록

연구하고 개발에 힘쓰고 있으며 공업로 1세대에 경험과

지식을 바탕으로 앞으로 공업로산업을 이끌어갈 2세대 3

세대를 양성해 나가는 것을 큰 과제로 삼고 나아가고 있

다. 마지막으로 박 대표는 이러한 ㈜건우 만에 고집스런

특징은 바뀌지 않고 계속 이어 나갈 것이라고 했다.

한결같이 고객과 더불어 100년을 약속하고, 기술개발을

통한 차세대 공업로 실현, 글로벌 마케팅 원년의 해를 지

침으로 삼은 2016년 (주)건우가 지향하는 한 해가 되길

바래본다.

■문의: (주)건우 TEL: 031-997-1975

24-27 건우로 2016.3.2 10:45 AM 페이지4 Apogee

28 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

메탈넷코리아(CEO: 김흥복)에서는 오는 2016년 5월 25일

부터 27일까지 3일간 인천 송도컨벤시아에서 국내 야금,

철강, 금속, 주조, 단조, 비철금속, 열처리, 공업로, 유도로,

내화재료, 버너, 발열체 등 관련 산업의 발전과 국.내외 경

쟁력 확보를 위하여 국내외 금속산업분야의 신기술과 신

제품 등을 한눈에 파악할 수 있는‘제9회국제야금&주조.

단조및열처리.공업로설비산업전(The 9th Metal+Metallurgy

& Thermo process Expo Korea 2016’)’이 제4인천국제용접.

절단및레이저설비산업전(iWELDEX2016)과 동시에 개최

된다.

■ 주물, 단조, 열처리, 표면처리, 용접 분야 5대

뿌리산업발전기여

자동차, 철강, 강구조, 조립금속 항만, 건설 등의 서해안시

대의 중심지인 인천에서 6대 뿌리산업 중 주조, 단조, 열

처리, 용접 관련 뿌리산업의 저변 확대와 신제품, 신기술

정보교환 및 관련분야의 산업정보와 기술교류의 장을 제

공하고자 격년으로 개최된다.

이번 9회 전시회 역시 국내 열처리, 공업로, 유도로, 내화

재료, 버너, 발열체 및 야금소재, 야금관련설비, 철강제조

설비, 주물, 단조, 사처리, 조형설비, 샌드처리, 다이캐스팅,

저압주조설비, 비철금속 용해로, 각종 원자재, 부자재, 야

금설비 및 주조용품 등 관련기술과 관련분야설비, 원부자

재 등 금속산업분야의 발전과 국?내외 경쟁력 확보를 위

한 관련 산업분야의 신기술과 신제품 등을 한 눈에 파악

할 수 있는 자리가 될 것으로 기대를 모으고 있다.

특히 이번‘Metal+Metallurgy & Thermo Process 2016’는

제4회인천국제용접및절단.레이저설비산업전(iWELDEX

2016)과 동시 개최 되면서 더욱 풍부한 볼거리와 시너지

Metal+Metallurgy & Thermo Process 2016

제9회주.단조와열처리전시회가‘뿌리산업의중심’인천서개최

제9회국제야금&주조.단조및열처리.공업로설비산업전2016년5월 25일(수)~5월27일(금) 3일간인천.송도먼벤시아

2016년5월25일~27일까지3일간인천.송도컨벤시아에서개최

금속관련기술세미나통한침체된뿌리산업의활성화방안대책마련

제4회국제세라믹&신소재산업전및제4회인천용접전시회동시개최

28-302016열처리전 2016.3.2 11:30 AM 페이지1 Apogee

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 29

효과를 발휘할 것으로 기대되고 있으며 특히 금속 관련

및‘뿌리산업’관련 업체 중 상당수가 인천을 비롯한 수

도권 지역에 밀집해있기 때문에 더욱 더 전문적이고 활

성화된 전시회를 기대할 수 있을 것으로 보인다.

이번 전시회의 전시 분야는 6대 뿌리산업인 주물, 단조,

열처리, 표면처리, 용접 분야 등으로 나뉘며 해외 20개사

를 포함한 120개사가 240부스 6,312㎡ 규모로 개최될 계획

이다.

■제4회국제세라믹&신소재응용및설비산업전

인천에서는 처음으로 선보일‘Ceramics Korea 2016’전시

회는 전 산업분야에서 이용되고 있는 세라믹제품과 세라

믹제조설비, 세라믹관련 기술, 초고온 세라믹재료, 세라믹

나노 테크놀로지 등이 선보일 예정이다.

전시제품의 산업분야별로는 우주항공부품, 메카니칼부문,

열처리 부문, 반도체 부문, 전자부문, 광학재료, 에너지, 세

라믹 바이오, 환경, 금속제련 초고온 필터, 건축자재, 주방

용기 및 관련 부품, 자동화부문 등의 최첨단 세라믹 소재

와 제품, 생산기술, 제조 설비들이 선보이게 된다.

■제4회인천용접.절단설비산업전과동시개최

‘Metal+Metallurgy & Thermo Process 2016’는 뿌리산업의

하나인 용접산업분야 전문 전시회인 제4회인천국제용접.

절단및레이저설비산업전과 동시개최에 개최 함으로서 시

너지 효과를 높이게 된다.

전시 출품 대상으로는 ⇒용접분야: 용접기, 용접설비, 브

레이징 및 납땜, 용접재료, 용접관련자동화설비, 용접로봇,

용접용 장치 및 기기, 용접관련 위생·안전·보호구, 용접

선, 비파괴 검사정비 및 시험기기, 표면처리장비, 용접구

조물공정용 기계, 용접 원.부자재, 기타 용접관련기기 및

재료 ⇒절단분야: 프리즈마&CO2 절단기, 금속가공절단



30 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

기, 절단자동화설비, 절단장치 및 기기, 톱날, 절단공구, 관

련설비 ⇒레이저분야:레이저가공기, 레이저빔용접기, 레이

저절단기, 레이저마킹기, 레이저응용설비 레이저열처리장

비, 레이저표면처리설비, 레이저를 이용한 설비 등이 출품

이 예상된다.

■주최측, 대대적마케팅활동펼칠것

이번 전시회 주최사인 메탈넷코리아에서는 전시 참가업

체들의 편의를 위해‘비즈니스 센터’를 마련해 인터넷,

이메일, 팩스 등을 사용할 수 있도록 편의시설을 운영하

고 참관 및 바이어들에게 보다 효율적인 정보와 자료를

제공하기 위해 금속관련 정보센터와 메탈넷코리아 광고

업체의 홍보의 장인 카탈로그 전시부스를 마련하는 등

금속, 열처리, 공업로, 유도로, 내화자재 등 이번 전시회와

관련된 자료를 제공한다.

또한 인천국제용접,절단및레이저설비산업전과 동시 개최

되면서 상호간에 상승 효과를 주고, 업계의 많은 관계자

들에게도 실질적 도움이 되는 전시회로 이끌어낼 계획이

다. 이를 위해 참가업체 유치와 조기신청 참가 및 바이어

유치를 위해 홍보 책자를 영어, 일어, 중국어, 한국어 등

총 4종 8,000부와 홍보 포스터 2,000장을 인쇄해 전시 참가,

유관 단체, 조선 업체 등 관련 분야업종에 배포하고 있다.

그리고 동시에 본지에서 발행하는 월간 주단조와열처리,

용접저널, 해양과조선 등의 매체를 비롯해 용접.조선.해양

관련 업종 DB를 바탕으로 전국 관련 업체에 우편 발송해

바이어와 참관객 유치를 위한 지속적인 홍보 활동을 펼

치고 있다.

그리고 앞으로도 금속 관련 30개국 8,000여 업체에 E-Mail,

팩시밀리, 인터넷 등 다양한 방법으로 입체적인 홍보 활

동을 벌일 계획이다. 또한 국내외 전문지(주물, 기계정보,

공구저널, 레이저기술, 무인화, 로봇기술, FA비젼 등)에

전시 관련 정기적인 광고와 보도자료를 통해 참관객 유

치 활동에도 주력과 동시에 2016년 5월 10일부터는 MBC

라디오를 통하여 15일간 공중파 방송 광고 예정이다.이번

전시회가 국내외 마케팅 시장을 확보하고 새로운 시장을

창출할 수 있는 장이 될 수 있도록 도모할 계획이다.

■ 참관 문의: 메탈넷코리아 TEL: 02-3281-5037



2016. 3 鑄鍛造&熱處理 31

제9회한국국제주조단조&열처리.공업로설비산업전Thermo process Expo Korea 2016

저희㈜누리엔지니어링은내구성과재현성이우수한일본의정밀접합장치

제조업체인Nippon Avionics의한국대리점입니다. 국내의 2차전지접합

을위한Micro Spot Welder (정밀저항용접기)를비롯스마트폰용Camera

Module FPC+PCB 접합과Coil류접합에필요한펄스히트(핫바), 자동차부

품접합등에필요한레이져용접기등을판매하고있으며이외에도다양한

Application의Welding Solution을제공하고있습니다. 수십년간쌓여진접

합노하우를가진일본업체와연계하여기술적지원은물론샘플의실험작

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전시품목: 인버터아크용접기, 대기전력감소장치등

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31-47 2016참가업체정보 2016.3.2 10:51 AM 페이지1 Apogee

32 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


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2016. 3 鑄鍛造&熱處理 33


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매그스위치코리아는초강력영구자석에관련한특허기술을보유하고있

으며, 2006년 2월국내지사가설립된이후다양한용접작업용치공구를

자체개발하여국내유수의조선소에납품하고있다.

그 동안영구자석이조선소에서많이사용되고있으나크기가크고무거

운단점으로인해개인용치공구로는크게활용되지못하였다. 그러나매

그스위치 코리아에서 공급하고 있는 초강력 영구자석은 ON/OFF 작동이

쉽고경량이어서새로운응용분야를지속적으로넓혀나가고있다.

동 전시회기간동안매그스위치코리아에서는국내유수의조선소현장

에서사용중인다양한제품의적용사례를소개할예정으로있다.

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호간친목을통해정보교류및일자리나눔, 그리고나아가본협회의일자리

창출을도모해국내용접기술의향상과용접기술연구개발, 보급, 인재양성

등용접과관련한사회, 경제, 문화에기여하는것을목적으로하고있다.

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34 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


1979년에 설립된 이후 금속용해자재 및 주물자재 분야에서 꾸준한

성장을 지속한 삼리는 현재 김포, 대전, 대구, 부산의 4개 영업소를

갖추고 전국 약 500여개 고객사에 제품을 공급하고 있습니다.

끊임없는 연구개발 및 품질향상을 통해 고객사들의 요구에 부응하고

있으며 주물산업의 발전에 기여하고 있습니다. 앞으로도 삼리는 최

고의 품질과 최소의 비용으로 제품을 공급하며 고객사와 함께 발전

하기위해 최선을 다하겠습니다.

전시품목: 주물용접종제, 구상연제, 세라믹폼필터등출품

(주)삼리

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•Tel: 031-997-3001 •Fax: 031-997-1033 •www.samri.co.kr

휴대용 디지털 에코팁 경도 측정시험기(HAND-HELD DIGITAL LEEB

HARDNESS TESTER)는 금속재료의 고속측정에 적합하다. 정밀도가 높

고 성능이 우수하고 조작이 간편하고 휴대가 편리하며 측정한 데이

터 값(측정치)을 HRB, HRC, HD, HB, HV(HSDBRINELL, ROCKWELL,

VICKERS, SHORE HARDNESS TEST 겸용)로 자동 전환하며 프린트하

는 특징을 가지고 있습니다.

전시품목: 휴대용디지탈경도시험기

디지털초음파두께측정기

북경덕광전자

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•Tel: 02-3281-5037 •Fax: 02-3281-0280 •www.metalkora.biz

미국 Burny, Kaliburny사의 한국 서비스센터, 공급처이다.

절단기 메이커에 절단기 제조에 관한 기술 및 플라즈마 발진기,

CNC 콘트롤러등을 공급하며 기술지원을 하고 있다.

취급품목은 Kaliburn HD 플라즈마 발진기, Burny CNC 콘트롤러,

CMC 서보시스템, Inova 플라즈마 자동높이장치, 가스토치용 자동

높이 장치등 절단기 제작에 필요한 부품

전시품목: 고정밀플라즈마발진기, 절단기용CNC 콘트롤러

(주)백두엔지니어링

고정밀플라즈마발진기, 절단기용CNC 콘트롤러출품BoothNO W-

•Tel: 031-357-6780 •Fax: 031-357-6790 •www.burny.co.kr


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 35


당사는자동화업무를필요로하는각산업분야에서산업용첨단로봇을제

조, 공급함으로써수요기업이최상의자동화설비를구축하여기업경쟁력을

갖출수있도록도움을주는데사업목적을갖고있고아울러국가경제발전

지역사회의발전에일익을담당하고자한다. 혁신적인로봇생산응용생산

장비제품의연구/개발/생산을목표로변화하는시대에부응하는전문인력

의양성과이를통한기술개발로고객이원하고믿고신뢰할수있는신상품

개발로고부가가치창출로지역발전과국가경쟁력강화하며혁신형생산제

품제조기업으로Global leader 가되는것을최종목표에두고있다.

전시품목: 파나소닉용접로봇

세한통상

파나소닉용접로봇등출품BoothNO W-

•Tel: 031-319-8567 •Fax: 031-431-1917 •http://sehan21.kr

중국 서안 외곽지역에 위치한 본 회사는 주물용 구상화제, 접종제 등

을 생산하고 있으며 주로 일본, 대만, 한국, 베트남, 인도 등에 수출

하고 있다. 20여년의 주물 경험을 바탕으로 전문 엔지니어가 직접

관리하며 품질을 최우선으로 생산하고 있다.

전시품목: 주물용구상화제, 접종제, 합금철등

Xi’an Yuanda foundry materials

주물용구상화제, 접종제, 합금철등 출품BoothNO M-

•Tel: +86-29-86102456 •Fax: +86-29-32253987 •www.yuanda-materials.com

'세진바이트'는 91년 5월 베어링 툴, SPECIAL FORM TOOL 생산전문

업체로 창립하여 지금까지 한 분야의 생산에만 전력을 다해왔으며,

끊임없는 연구와 기술개발로써 고객님의 생산성 향상과 원가절감에

이바지하고저 임직원은 최선의 노력을 다하고 있습니다. 하루가 다

르게 변해가는 무한경쟁시대에 가격만족, 품질만족, 납기만족을 세

계의 어느 고객이라도 충족시켜 드릴 수 있도록 제품을 생산할 첨단

장비와 인력을 갖추고 항상 연구하는 기업으로 거듭나겠습니다.

전시품목: 이형바이트, 나사바이트

세진바이트

이형바이트, 나사바이트등출품BoothNO M-

•Tel: 055-286-2725 •Fax: 055-286-2726 •blog.naver.com/sejinbite


36 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


썸텍이엔씨는 산업용 버너 및 연소관련 엔지니어링 회사 입니다.

독일 WS GmbH사의 국내 Agent 입니다.

전시품목: Self-recuperative gas burner, Regenerative gas burner,

Hot air gas burner, Gas/oil dual-fuel burner

썸텍이엔씨

산업용버너연소관련제품출품BoothNO M-

•Tel: 055-314-3885 •Fax: 055-314-3886 •www.floxkorea.com:

1986년에 설립된 신성열연(주)은 전기로, 열처리로, 시험로, 연속로,

소성.소결로 등 공업로를 제조하고 있으며, 공업로에 필요한 열선,

Heater, 내화재 등 부품도 함께 생산하고 있습니다.

2005년 공장을 증축하여 생산제조 시설을 갖추고 에너지절약에 관

련된 제품개발에 전력을 다하고 있습니다.

전시품목: 열처리로, 소성로, 전기로, 각종공업로, 내화물(초고온세라믹

내화단열재), 내화자재, 발열체(열선, SIC히터, 초고온발열체), 로재부품

신성열연(주)

공업로,내화물, 발열체관련제품출품BoothNO M-

•Tel: 031-981-3875 •Fax: 031-981-3870 •www.ssung.co.kr

㈜스핀들코리아는 1980년“수림스핀들”상호를설립하여HD형볼스타개발및고강도스핀들제조를시작하여 20기종 30가지스핀들과 15기종 25가지볼스타를개발공급하였습니다. 또한 2000년 7월“스핀들코리아”상호설립후열처리소입균열방지를위한MS 감지장치개발등열처리특허를보유하고있으며이를바탕으로턴테이블터닝로라파이프로테이터메니플레이트자동용접장치에이르기까지용접공구및부품전문제조업체로성장하였습니다. 지속적인기술개발, 품질관리및투명하고내실있는경영으로특허, ISO 9001/2008 인증및열처리기술, 자동용접기술등다양한특허기술을특허청으로부터인정받았습니다. 또한수출을통해전세계의사용자로부터품질을인정받고있으며지속적으로수출을확대해가고있습니다.

전시품목: 턴테이블,포지셔너,터닝로라,메니플레이트,파이프로테이타

(주)스핀들코리아

턴테이블,포지셔너,터닝로라,메니플레이트등출품BoothNO W-

•Tel: 055-329-4802 •Fax: 055-329-4810 •Web: www.sktm.co.kr


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 37


SP Hi-Tech는급변하는글로벌경쟁시대를기술과품질, 생산성면에서명실공히글로벌

기업의기틀을굳건히다져나가고있습니다. 주요아이템으로는특수이종용접품, 압력용

기, 열교환기, 배관부품, 고객주문제관품이며, 특히내마모, 내부식, 내열등의용도로사

용되는이종육성용접(overlay)품을해양플랜트, 원자력, 발전설비, 석유화학플랜트등

다양한산업분야에공급하고있습니다. 국내이종용접회사중최초로 ASME(‘S’, ‘U’,

‘U2’)인증서를취득하였으며특수이종용접분야의선두주자로서꾸준하게기술, 장비, 공

정개발에최선을다하고있습니다. 끊임없는변화와혁신으로적극적인해외시장개척

과강인한추진력으로한발앞서가는기업, 미래를여는기업으로거듭태어나겠습니다.

전시품목: 특수이종용접품, 압력용기, 열교환기, 배관부품등

에스피하이테크

이종육성용접(overlay)임가공제품출품BoothNO W-

•Tel: 051-831-4880 •Fax: 051-831-4882 •www.sphitech.co.kr

끊임없는 도전과 열정으로 밝은 미래를 만들어 가는 세계 제일의 알루미늄,

티타늄우주항공단조, 방위산업품단조, 산업기계단조, 정밀단조선두기업

이되겠습니다. (주)에스케이지씨는알루미늄고압용기, 자동차용에어컨컴

퓨레셔및방산부품에대해지속적인연구개발을통하여국내뿐만아니라세

계선진업체들과파트너쉽을유지해감으로써항상새로운첨단제품의개발

에힘쓰고있으며, 차별화되고전문화된역량의향상과선진화된생산시스템

및품질기법을통해경쟁력을극대화해나갈것입니다.

전시품목: 프레스, 프레스관련장비및알루미늄, 티타늄우주항공단

조, 방위산업품단조, 산업기계단조, 정밀단조등

(주)에스케이지씨

프레스및프레스관련장비등출품BoothNO M-

•Tel: 070-4268-4303•Fax: 070-8250-4932 •www.www.sk-gc.com

당사는1992년설립된설비진단및소음진동계측기제조전문기업으로서“정확하고고

품질의Solution을신속하게고객에게공급한다”는모토아래고객만족경영을위해노력

하는CMS, NVH Total solution 제공회사입니다. 2002년산업기술진흥협회로부터인증된

기술연구소를설립하여산업현장의현안과제를산학연합동으로연구를수행하고계측

기의국산화를위해끊임없이개발에매진하여2006년설비진단용진동분석기를개발완

료하여산업현장에공급하였습니다. 주요업무로는설비진단및소음진동계측장비(S/W,

H/W) 연구개발, 제조, 판매와함께수입장비를공급하고있으며국내·외시장을대상으

로기술컨설팅용역을진행하고있습니다.

전시품목: 휴대용소음진동계측기, 적외선온도센서, 레이저변위센서, 레이저스캔센서등

(주)에스브이

용접자동화, 자동레이저용접선추적장치출품BoothNO W-

•Tel: 031-501-4030 •Fax: 031-501-4032 •www.svdigital.com


38 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


SOLO Swiss 는 최첨단금속열처리로를생산하며, 열처리공정에사용되는분위

기로, 배치로, 벨-타입로, 연속로, 메시벨트로등을제공합니다.

1945년에설립된SOLO Swiss는금속의열처리를위한고급산업용로를제조하고

있습니다. 본사는 스위스베른인근에위치한베닌에있으며, 생산시설은스위스

포렌트누이 와 뇌샤텔에 위치하고 있습니다. Profitherm 타입 배치 로는, 담금질

탱크와함께사용되는다기능적이며특별한벨타입로이며, 로에서담금질탱크

까지적재품의이송을직관적이며빠르게하는것을가능하게해줍니다. 확장하

기쉽게디자인이되어있으며, 모든분위기와담금매체의사용이가능합니다.

전시품목: Bell-type & Continuous furnaces 등

SOLO Swiss

Bell-type & Continuous furnaces 등출품BoothNO W-

•Tel: 070-7777-1665 •Fax: 031-499-1660 •www.soloswiss.com

(주)오토웰은 한국에서 용접기분야를 이끄는 전문제조업체로 고객의 성원으

로함께새롭게발전하고있다. 현재고객의다양한요구및용접분야에일익

을위하여이에부응한연구개발생산효율화품질관리등에열성을다하여일

하고있다. 또한 제품사후관리를위한전담반을두어신속정확한고객만족

운영이되도록투철한장인정신으로최선을다하고있다.

전시품목: 서브머지드용접기, 서브머지드캐리지, Thyristor CO2/MAG/MIG 용

접기, 인버터 CO2/MAG/MIG 용접기, 교류 ARC 용접기, 가우징, 가포화 DC TIG

용접기, 인버터 DC TIG 용접기, 인버터 AC/DC TIG 용접기, 인버터플라즈마 , 인

버터 DC ARC 용접기, 플라즈마 용접기, 스터드 용접기, 아크 스터드, 저항 용접

기, 포터블스포트, 오토캐리지, 용접자동화기기, 용접기 , 액세서리등

(주)오토웰

인버터DC TIG용접기, 인버터프라즈마용접기&절단기등출품BoothNO W-

•Tel: 032-819-8925 •Fax: 032-819-8926 •www.autowel.co.kr

당사는 2007년설립을하였고,미래창조과학부로부터연구개발실인증을받아연구

원및직원을확충하여저소음, 저진동의싱글스크류공기압축기를발명하여특허출

원중이며, 독특한설계의올인원타입인버터스크류공기압축기를개발하여생산, 판

매를하고있습니다. IT 융합및인버터일체형공기압축기로소비전력의최대40%를

절감할수있으며, 필요한일정압력을유지하여수요처에압축공기를전달하는올

인원스크류공기압축기입니다. 이제품은별도의공기압축기룸이필요없이설치

후바로사용이가능합니다. 고온용드라이어및필터, 리시버탱크를장착하여최적

의크린에어사용이가능합니다. 결과적으로고품질의압축공기와전기에너지절감

을한번에획기적으로해결한제품입니다.

(주)에이스에어

저진동의싱글스크류공기압축기출품BoothNO W-

•Tel: 042-636-0051 •Fax: 042-636-0452 •www.acecomp.co.kr


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 39


당사는측정기전문회사로, 비접촉적외선온도계의세계적인브랜드독일

KELLER 사의 한국독점대리점입니다. 최신 광학시스템으로 열처리, 철강,

주물, 유리, 반도체, 레이저, 필라멘트, 소각로등측정환경에맞는다양하

고정밀한제품으로많은신뢰를받고있습니다. 특히 주물주입온도측

정용 PA83 모델은장방형목표물보기와자동감지기능(ATD)으로움직이

는주물의온도를정확하게측정할수있습니다.

전시품목: 산업용 비접촉적외선온도계, 설치용 PQ/PL 시리즈, 신제품

PK 시리즈, 설치용고급 PA 시리즈- 최신카메라화상형, 휴대용고급 PT

시리즈- 자동감지, 신호등기능, 필라멘트표준온도MIKRO

울트라텍코리아

산업용비접촉적외선온도계등출품BoothNO WW--

•Tel: 02-2638-5353 •Fax: 02-2638-5354 •www.ultratec.co.kr

(주)우앤이는용접설비에들어가는각종요소부품을전국각지에공급하며용접설

비업계의가려운등을긁어주는기업으로 IGBT, SCR, 다이오드및 FAN/콘덴서, 커

넥터, 볼륨, 저항, 램프, 스위치, 타이머, 마그네트, 차단기, 메타, 샨트, 손잡이, 용

접기기판, 용접기단자등각종전기.전자부품및각종부품을생산, 공급하고있

다. (주)우앤이는사업초기부터다양한품목을개발, 확보함으로써고객들의요구

에맞는제품을즉각납품하기위해끊임없이노력하고있다.

전시품목: IGBT, SCR, 다이오드및 FAN/콘덴서, 커넥터, 볼륨, 저항, 램프, 스위

치, 타이머, 마그네트, 차단기, 메타, 샨트, 손잡이, 용접기기판, 용접기단자등각

종전기전자통신부품및각종부품공급

(주)우앤이

IGBT, SCR, 다이오드, 콘댄서등용접기부품출품BoothNO W-

•Tel: 02-2633-8996 •Fax: 02-2672-3866 •www.wooandlee.co.kr

올리콘라이볼트베큠은 160년간 진공펌프의 개발과 제조에 힘써왔

습니다. 저희는 다양한 산업구분과 연구활동에 적합한 진공기술의

개발을 위해 다년간 숙련된 기술을 지속적으로 제품들에 활용해왔습

니다. 현재 저진공 펌프 터보 분자 펌프에서 크라이오 펌프에 이르기

까지 모든 종류의 제품을 제공하고 있습니다. 저희 제품은 반도체,

코팅산업, 분석장비 및 연구개발분야의 요구사항에 부합할 수 있도

록 설계되었습니다.저희는 300,000대 이상의 펌프를 현장에 설치해

본 탄탄한 기반을 갖추고 있습니다.

전시품목: 진공펌프, 진공기술솔루션등

올리콘라이볼트베큠

진공펌프, 진공기술솔루션등출품BoothNO M-

•Tel: 031-785-1367 •Fax: 031-785-1359•www.oerlikon.com


40 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


유니크이엔지는 엔지니어링을 기반으로하고 있는 무역업체로,주로

공업로 관련된 부품을 취급 하고 있습니다.

원심주조품, 정밀주조품, 사형주조품 등을 수출하고 있으며연속로에

사용되는 메쉬벨트를 수입, 판매하고 있습니다.

전시품목: 공업로및산업로용메쉬벨트 , 산용용메쉬벨트

유니크이엔지

공업로및산업로용메쉬벨트등출품BoothNO M-

•Tel: 070-4320-6379 •Fax: 070-4401-6379 •www.uniqueeng.co.kr

The Welding Expert! (주)위더스은2005년설립된용접관련전문제조수

출입유통업체이다.

덴마크MIGATRONIC, 스웨덴 REGULA SYSTMES, 이태리 TECNA등세계최

첨단용접기와관련제품등새로운용접기술의보급과국산화, 그리고관

련용접자동화에주력하고있다.

전시품목: AC/DC 플라즈마용접기및용접자동화, EWR 가스 절감장

치, SIGMA2 PULSE MIG용접기, PI AC/DC TIG 용접기, 판금용CO2 용접기,

포터블스포트건 (7900, 7913), 텅스텐연마기& 텅스텐봉등

(주)위더스

AC/DC 플라즈마용접기및용접자동화 등출품

•Tel: 031-8041-8288 •Fax: 031-8041-8788 •www.w09.kr

㈜월드웰은1990년용접기용트랜스포머제조를시작해Thyristor 용접기, 인

버터용접기, 저항용접기, 자동용접장치에이르기까지용접기및부품전문제

조업체로성장했다. 지속적인기술개발, 품질관리및투명하고내실있는경

영으로특허, ISO 9001/14001 인증및중소기업청으로기술혁신형중소기업

(INNO-BIZ), 벤처기업, 수출유망중소기업지정등제품의품질및기술을인

정받았다. 또한수출을통해전세계의사용자로부터품질을인정받고있으

며, 지속적으로수출을확대해가고있다.

전시품목: 인버터아크용접기, 서브머지드용접기, 스폿용접기, 용접기자재등

(주)월드웰

인버터아크용접기, 서브머지드용접기등출품BoothNO W-

•Tel: 032-876-2114 •Fax: 032-876-2117 •www.worldwel.com


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 41


(주)은하는 독일 Hammelmann 고압펌프의 한국지사로써,

Waterjet 고암펍프를 이용한 장비와 설비를 공급하는 회사입니다.

High pressure water를 이용한 Waterjet cutting장비는 화염 발생

및 열변형 없이 빠른 속도로 Cutting을 수행하기 때문에 폭발물 및

고 위험성 물체 컷팅에 탁월한 성능을 발휘하고 있습니다.

국내 이용 분야로는 석유화학공단의 플랜트 철거 및 개보수 작업에

많이 이용되고 있으며, 원자력발전 철거와 같은 특수 프로젝트수행

에도 이용되고 있습니다.

전시품목: Water jet cutting 장비및Accessary

(주)은하

Water jet cutting 장비및Accessary 출품BoothNO W-

•Tel: 032-680-3491 •Fax: 032-673-4266 •www.emico.co.kr

93년 인화상사를 시작하여 2011년 법인 전환하여 일본의 유명 브랜

드 엘러펀트 체인블럭 레바블럭 , 빅툴 코발트 드릴 , 중국의 런바 유

압윈치,차량용윈치로얄 용접기,용접기 기자재 한국 총판대리점을 맡

고 있는 ㈜인화IOM 입니다.

전시품목: 용접기, 용접기기자재, 코발트드릴, 게코드릴

인화아이오엠

용접기, 용접기기자재, 코발트드릴등출품BoothNO W-

•Tel: 02-2631-1156 •Fax: 02-2635-8737 •www.inhwa.net

유진테크㈜는다양한산업분야에서적용되는용접법중가장획기적인접합기

술로인정받는“마찰용접”분야에서국내유일의CNC마찰용접기전문생산

업체이며최근개발된CNC마찰용접기는국내최초로개발된제품으로용접

산업발전에크게기여하고있습니다. 마찰용접은2개의금속재료를용융하지

않고상대회전운동과마찰압력을가해접촉면의마찰열을이용하여진공상태

에서접합시키는고상용접법으로자동차부품,건설기계부품, 절삭공구, 전기

및배관부품등다양한산업군에서적용이가능하며이종금속및비철금속의

용접시모재강도와동등한강도로용접이가능한특징을가지고있습니다.

전시품목: CNC 마찰용접기

유진테크(주)

CNC 마찰용접기등출품BoothNO W-

•Tel: 031-415-8448 •Fax: 031- 416-8448 •www.ujintech.co.kr


42 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


(주)진흥테크는 튜브-파이프, 금속관련가공, 유지보수장비, 측정장

비와 자동용접장비등 산업 전반에 필요한 세계의 우수한 선진 산업

기계들을 발굴하여 적절한 산업현장에 소개 공급하는 회사입니다.

당사의 오랜 경험과 노하우를 바탕으로 고품질의 산업기기를 공급하

기 위해 최선의 노력을 다해 나갈 것이며 고객의 만족이 곧 당사의

발전임을 명심하고 최선의 노력을 다하겠습니다.

전시품목: 오비탈자동용접머신, 튜브-파이프컷팅/베벨머신, 용접주변기기

(주)진흥테크

오비탈자동용접머신, 튜브.파이프컷팅/베벨머신등출품BoothNO W-

•Tel: 02-2047-0677 •Fax: 02-2047-0688•www.weld-cut.net

(주)진양양행은 1988년 설립하여 현재 약 4000평 규모의 기계전시

장을 운영하며, 중고 공작기계의 판매업과 보관업을 전문적으로 하

는 회사입니다. 특히, 25년 이상의 기계판매 KNOW-HOW를 바탕

으로 경매중인 공장내의 중고산업기계/전용 설비만을 공장과 별도로

분리매각을 전문적으로 컨설팅하는 회사입니다.

언제나 시작과 같은 마음으로 고객의 만족에 최선을 다하고, 항상 귀

하 곁에는 (주)진양양행이 함께 하겠습니다.

전시품목: CNC 레이저절단기시스템

(주)진양양행

CNC 레이저절단기시스템출품BoothNO W-

•Tel: 031-433-7261 •Fax: 031-434-9720•www.factorymachine.co.kr

Since its establishment, Huajing, as one of the professional manufacturers

of power semiconductor devices and rectifier equipments in China, has

been devoted to provide high quality power semiconductor products for

customers in the world by carrying forward the spirit of product quality as

the base, market demand as the guide and creating value for customers

as our responsibility.

전시품목: POWER SEMICONDUCTOR

Zhejiang Huajing

POWER SEMICONDUCTOR 출품BoothNO W-

•Tel:+86-577-62518119 •Fax:+86-577-62518118 •www.thyristor.com.cn


2016. 3 鑄鍛造&熱處理 43


독일OPTIMUM 한국지사.

20여년의기술,영업노하우.

공작기계, 공구일체취급

톱기계, 톱날전문업체

전시품목: 밴드쏘, 원형톱, 밀링, 드릴, 업라이트, 선반, 그라인더등

(주)테라테크

밴드쏘, 원형톱, 밀링, 드릴, 업라이트등출품BoothNO W-

•Tel: 031-431-8245 •Fax: 031-431-0204 •www.tt21.co.kr

(주)큐씨에스는국내기간산업및제품의품질보증과신뢰성향상기술인비

파괴검사분야의관련기자재를공급하는회사입니다.특히, 산업이발달하면

서점점더고품질의검사장비와기술력이요구되고있는바, 최고의검사기기

만을공급함으로서제품생산의원가절감과안전사고를미연에방지하는데

일익을담당하고있습니다. 또한비파괴검사분야종사자의자질향상을위하

여미국비파괴검사학회의ASNT Level III자격소지자에의해매년정기적으로

기술향상교육을수행하고있습니다.

전시품목: 초음파탐상기, 완전류탐상기, 자분탐상기, X-ray 발생장치등

(주)큐씨에스

초음파탐상기, 완전류탐상기, 자분탐상기등출품BoothNO W-

•Tel: 031-777-8100 •Fax: 031-777-8101 •www.qcs.co.kr

클루스코리아는90년이상의긴역사를가지고있는용접전문회사클루스의한국대

표로서, 기나긴역사속에서이루어낸용접기술분야의오랜전통과특화된기술노

하우를가지고있으며, 그만큼아크용접관련산업분야에있어타의추종을불허할

정도의기술력으로수동용접기를비롯해용접자동화설비설계및제작능력을보유

하고있다. 또한올해신규고객창출을가장큰목표로세우고, 이를위한발판으로국

내에서도일부장비에한해서는생산공급이가능하도록함으로써국산화를실현, 가

격경쟁력을향상시키는데주력하고있다.

전시품목: 용접용로봇, 용접설비및용접자동화장비등

클루스코리아

독일클루스용접용로봇, 용접설비.용접자동화등출품BoothNO W-

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44 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


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48 우정금속 2016.3.2 10:53 AM 페이지1 Apogee

1. 서론

(1)PVA

근래, 기계부품, 공구, 금형 등의 신뢰성 확보, 자원의 유

효적 활용이라는 견지에서, 그것들의 내마모성, 내식성 향

상에 큰 주의를 기울이기 시작했다. 이러한 내구성, 신뢰

성 향상은, 대부분의 경우 재료의 표면특성을 개량함으로

써 용이하게 얻을 수 있다. 그 때문에 오늘날까지 여러가

지 표면처리법이 개발되어 왔지만, 침탄, 질화, 알루미나

이징, 크로마이징 등 이른마 Cementat-ion법(확산침투법)

은 가장 오래전부터 사용된 것이다. Cementation은 금속모

재의 표면부에 외부부터 다른 원소를 확산시켜 표면부의

조성, 조직을 바꾸는 기술이다. 종래부터 이런 방법에서는

형성된 표면층의 대부분을 모재구성원소가 차지하기 때

문에, 모재와 근본적으로 다른 조성, 특성을 가진 층을 만

드는 것은 곤란하다. 따라서, 다른 특히 고경도를 노린 표

면경화 처리에 대해 처리재의 특성상 아무리해도 부족함

은 부정할 수 없다.

이것에 대해, 강철 중 탄소나 질소 등의 모재중 원소와의

친화성을 이용하여 외부의 다른 원소와 이들 화합물을

모재상에 퇴적시키는 형태로 하면, 모재상에 탄화물이나

질화물 등의 세라믹스층을 만들 수 있다. 여기서 얻은 피

복층은 모재와 전혀 다른 조성, 특성을 갖는다는 점에서

다른 확산법과는 현저히 다르다. 특히 그 특성이 종래의

Cementation법에 의한 것에 비해 눈에 띄게 뛰어나다는

것에서, 이것을 super cementation이라고 부를 수 있겠다.

또, 열활성적으로 원소를 퇴적시키고, 게다가 퇴적층을 성

장시키기 위해 모재중의 원소 표면측으로의 열확산이 필

요하다는 의미에서, 이 방법으 ㄹ열반응 석출확산법(TRD

: Thermo-Reactive Deposition and Diffusion)이라고도 부를

수 있을 것이다. 우리가 실용하고 있는 용융염 침적법의

TD process도 그 하나이다.

이 방법은 다른 세라믹스 코팅법인 PVD나 CVD와 비교

하여, ⑴ 고온의 로부터의 물건 충입이 쉽고, ⑵ 냉각방법

선택에 자유도가 커 모재의 열처리를 동시에 할 수 있다,

⑶ 조작이 열처리처럼 간단하고 설비도 싸다는 등의 특

징이 있다. 이 방법은 1971년부터 실용화되어, 오늘날에도

이들 특징을 살려 많은 기계부품이나 금형, 공구류로의

적용이 이루어지고 있다. 우리는 실용 추진하는 한편, 처

리재의 특성 파악 및 처리법 개량이나 신기술 개발도 진

행하고 있는데, 본 원고에서는 이런 TRD처리에서 우리

연구개발 동향을 중심으로 소개하겠다.

3. 처리방법

TRD처리에 의해 탄화물이나 질화물을 코팅하는 대상재

료는 금속, 서메트, 세라믹스라는 많은 분야에 걸쳐 있다.

모두 탄소나 질소를 함유한 재료이다. 이 모재를 탄화물

형성원소(이하, CFE라고 쓴다)나 질화물 형성원소(이하,

NFE라고 쓴다)를 함유한 처리제에 고온에서 유지하면,

모재중 탄소, 질소와 처리제중의 CFE, NFE가 결합하여

새로운 CFE, NFE로 이루어진 탄화물, 질화물층이 형성된

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 49

기술특집: 열반응석출.확산에의한표면피복

열반응석출.확산에의한표면피복본 자료는 1992년~1996년 신일본주단조와열처리협회지“月刊鑄造鍛造&熱處理”에 게재된 자료의 번역 입니다

49-55 표면피복 2016.3.2 10:54 AM 페이지1 Apogee

다(사진1, 표1). 목적으로 하는 층이 생길지 어떨지는 열

역할적 법칙에 지배되는 것은 말할 것도 없다.

형성청인 탄화물, 질화물층의 성장속도는 다른 확산처리

에 나타난 것처럼 확산과정에 지배된다.

즉 아래의 ⑴, ⑵식에서처럼 반응시간의 1/2승에 비례하

고(그림1), 온도상승과 함께 커진다.

d=kt

k=k0exp(-Q/RT)

d : 층두께

t : 시간

k : 성장속도 정수

Q : 활성화 에너지

또, 층성장속도는 표준과정을 지배하고 있는 원소의 확산

속도에 의해 증가하기 때문에, 대부분의 경우 모재중 탄

소나 질소 활량에 따라 증가한다.

층의 성장속도가 온도, 시간에 영향받는 것처럼 층의 성

장형태도 이들 인자에 영향받는다. 탄화물 피복의 경우에

대해서 논하면, 미세한 탄화물입자가 발생하고 그것들이

연결되면서 전면을 덮는 층을 형성한다. 이때 온도, 시간,

모재에 의해 결정입자의 크기나 결정배향성이 다르고 경

우에 따라서는 우성성장된 결정배향을 갖는다(그림2).

층의 조성이나 구성에 대해 보면, 층안의 탄소나 질소 이

외의 모재구성 원소의 함유량은 약간이다. 그러나, 처리제

중에 CFE가 복수로 존재했을 경우에는 복합탄화물이 형

성된다. (V, Nb)C난 (V,Cr)C의 형성은 그 전형이다. 이것

들이 있는 것은 단일 탄화물에 비해 높은 경도를 갖고,

내산화성에도 뛰어나다. 또, 모재중에 탄소와 질소 양쪽이

충분한 양이 존재하면 탄질화물, 예를들면 V(CN),

50 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


사진1 용융염 침척법에 의해 형성된 피복층

그림1 용융염 침척법에 의해 형성된 탄화물, 질화물층의 뚜께와 처리시간 관계(봉사욕 1000。C)


Cr(CN)이 형성된다. 최근에는 PVD, CVD법에 있어서도

세라믹스 코팅의 복합화가 시험되고 있지만, TRD법에서

도 층의 복합화는 가능하다. 그리고, 탄소나 질소가 적은

재료에 TRD처리를 시행했을 경우에는, 종래의

Cementation과 같이, 처리제로부터 공급된 원소가 모재중

에 확산하고, 고용체층이나 금속간 화합물층이 단독으로,

혹은 탄화물이나 질화물과 함께 형성된다.

1. 서론

(1) 처리제형태로부터의분류

그림3에서처럼 처리제의 형태부터 본법은 다른

Cementation처럼, 분말로부터 발생된 가스에 의해 반응이

시행되기 때문에, 반응기구적으로는 용융염법과 가스법이

라고 말할 수 있다. 그리고, 가스법에서 층형성반응은

CVD의 그것과 유사하다.

1) 용융염법

①용융염침적법

용융염법에서는, 붕사(Na2B4O7) 또는 염화물, 불화물에

CFE나 NFE를 포함한 금속, 할로겐화물 혹은 산화물의

분말과 그 환원제를 첨가한 것이 처리제가 된다. 금속분

말로서는 페로바나듐 합금분말이나 금속 크롬분말이 그

대표적인 예이다. 또, 산화물로서는 Na3VO4, V2O5,

Nb2O3, Cr2O3 등을 들 수 있다.

산화물의 환원제로서는 Si, Ca, Mg, Al, B 등을 포함한 분

말이 이용된다. 염화물은 고온에서는 증발하기 쉽고 대부

분 실용되지 않지만, 500∼600℃의 저온처리에는 염화물이

적합하고 있다. 800℃이상의 고온처리에서는 붕사가 실용

되고 있다. 현재는 붕사욕을 이용한 용융염 침적법(그림4

⒜)의 탄롸물 피복만이 금형, 治工具나 기계부품에 널리

실용되어 실적을 들고 있다. 900∼1000℃, 수시간에서 5∼

10㎛의 VC, Cr7C3 등의 탄화물이 피복되어 있다. 단, 탄소

의 활량이 클수록, 또 처리온도가 높을수록 단시간 처리

로 끝내는 것은 앞에서 이야기한 대로이다.

1000℃ 부근의 고온처리에서는 변형대책을 충분히 실행하

지 않으면, 특히 수치정밀도가 엄격한 정밀금형이나 정밀

기계 부품에는 적용이 곤란하다. PVD처럼 500∼600℃의

저온처리가 요망되는 것이다. ⑴, ⑵식에서 나타난 반응속

도의 온도의존성부터 하더라도 TRD처리에 의한 탄화물

피복의 저온화는 어렵다. 거기서, 미리 질화한 강철재를

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 51


표1 용융염 침척법에 의해 첨가원소, 모재에 의해 형성층의 관계


저융점 염화물(NaCl-CaCl)을 주요제로 하는 탕에 침적하

는 방법을 검토하였다. 이 방법에 의해, 강철 표면에 바나

듐이나 그롬 등의 탄질화물이 형성되고(그림5), 그들 층

은 뛰어난 내마모성, 내야끼쯔기성을 나타냈다.

②용융염전해법

용융염 전해법은 염욕중에서 전해하는 방법으로, 붕사를

주요제로 한 탕을 이용하면 첨가물이나 인가하는 전해전

위(전류밀도)에 의해 탄화물이나 붕화물이 피처리재 표

면에 형성된다. 예를들면 강철상에는 VC, V3B2, FeB,

Fe2B 등이 형성된다.

2) 분말법

분말법에는 처리제 이용방법에 따라 분발팩법, 페스트법

및 유동층 로법(그림4⒝)이 있다.

①분말팩법

크로마이징이나 알루미나이징에서 일반적으로 시행되고

있는 것처럼, 분말처리제에 메몰시킨 형태로 물건을 용기

안에 넣고, 적당한 가열로에서 소정온도로 유지하는 방법

이다. VC, NbC, TaC, Cr7C3, (Fe, W)6C, (Fe, Mo)6C, TiC

나 Mn5C2 등의 탄화물 피복이 가능하다. 분말법에서는

보통 알루미나분말과 금속분말의 혼합분말을 처리제로

이용하고, 이것에 KBF4나 NH4Cl 등의 반응촉진제를 가

하여 처리를 시행한다. 여기서 이용하는 알루미나 분말은,

반응에 직접 관여하는 것이 아니고 금속분말의 소결을

방지하기 위한 희석제이다. 반응촉진제로서 KBF4를 이용

하면 용기의 용접밀봉이 필요하지 않고, 대기중 가열이

가능하다.

②페스트법

상기 분말처리제에 바인더를 가한 페스트를 필요한 부위

에 도포하고, 대기로 또는 분위기로에서 가열한다. 이것으

로써 필요한 부분의 국부처리가 가능하다. 고주파 가열도

가능하다. 상기 분말팩법과 같은 층이 보다 편리하게 생

긴다는 것이 특징이다.

③유동층로법

유동층 로법은 유동층 로를 이용한 표면처리로서 세계적

으로 주목되고 있는 기술이다.

이 방법은, 알루미나와 CFE나 NFE를 함유한 금속분말로

이루어진 처리제에 반응촉진제(예를들면 염화 암모늄)를

첨가하고, 유동가스(아르곤가스)로 처리제를 유동화시키

면서 물건을 삽입하여, 소정온도로 유지하여 피처리재 표

면에 탄화물, 질화물 또는 탄질화물 등을 피복하는 방법

이다. 얻을 수 있는 층은 분말팩법의 경우와 같다. 이 방

법의 특징은 처리제의 열함량, 물건으로의 열전달계수가

크기 때문에 물건이 신속하게 승온하는 것, 게다가 용융

염법과는 달리 물건으로 솔트 부착이 없기 때문에 세정

52 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


그림2 용융염 침척법에 의해 형성된 VC층의 결정 배향성

과 온도, 시간과의 관계(SK4, 붕사욕)

그림3 TRD 처리방법

침적법

⑴용융염법

전해법

TRD처리방법

분말팩법

⑵분말법 패스트법

유동층 로법


공정이 간략화된다는 것이다. 게다가 장치 고안에 따라서

는 물건을 고온 로로부터 자유롭게 넣다 뺄 수 있기 때문

에 연속처리가 가능하고, 물건에 자유로운 방법의 냉각을

시행할 수 있다. 또, 항상 유동상태에 있기 때문에 온도이

균일성도 좋고 피복 균일성에서 뛰어나다.

(2) 적용모재와형성층의종류

TRD처리의 적용재료는 금속부터 세라믹까지 상당히 광

범위한 재료가 대상이 된다. 예를들면 탄화물을 피복할

수 있는 것으로서는 탄소를 함유한 강철, 니켈합금, 코발

트합금 등의 금속이나 초경합금, 흑연, SiC, WC 등을 들

수 있다. 또, 질화물을 피복할 수 있는 것으로서 질소를

함유한 재료, 예를들면 질화강이나 Si3N4, 사이아론 등이

다. 앞에서 논한, CFE나 NFE를 함유한 금속 또는 산화물

로 이루어진 처리제에 의해 여러 가지 탄화물, 질화물, 탄

질화물층을 얻을 수 있다. 이것은 그 화학적, 물리적 성질

에 따라 구분된다.

(3) 처리공정

처리공정의 일례로서 용융염법의 경우에 대해 논하겠다.

다른 방법도 이것에 거의 준한 것이다. 물건을 고온으로

유지한 용융염중에서 일정시간 침적유지한 후, 탕으로부

터 추출 냉각하고, 용융염법의 경우는 북착된 솔트를 세

정제거하는 것이 기본 공정이다. 앞에서도 다룬 것처럼

용융염법을 이용한 경우, 예를들면 가는 구명을 갖은 복

잡형상 부품 등에서는 처리후의 솔트 세정이 성가시고,

이런 경우에는 세정공정을 생략할 수 있는 유동층 로법

이 굉장히 유효해진다. 용융염법이나 유동층 로법에서는

냉각방법의 적당한 선택에 의해 담금질이나 오스템퍼 등

도 적용할 수 있다. 그것에 의해 모재의 경도나 인성 조

정이 가능하다. 물론, 표면처리 후에 재가열 담금질이나

템퍼링 등이 우처리도 가능하고, 적성에 맞추면 층이 박

리하거나 특성이 열화하는 일은 없다.

일반적으로, 표면처리에서는 처리후에 기계가공 그외의

것에 의한 표면제거를 시행하고 최종제품이 만들어지는

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 53


그림5 저온 용융염 침척법에 의해 질화강에 형성된 V탄

질화물층 단면적의 원소분포

그림4 TRD처리장치의 예 (a)용융염 침척로 (b)유동층로


경우와, 최종공정으로서 처리가 시행되고, 표면층 제거 없

이 사용되는 경우가 있다. 이 프로세스에는 후자의 공정

을 취할 수 있다. 이것은 보통, 피복층의 실용피복 두께가

15㎛정도 이하로 얇은 것과, 층이 두드러지게 단단하고

층을 일정한 두께로 자르는 가공이 곤란하기 때문이다.

그러나, 표면의 거칠음을 개선할 정도의 랩핑은 종종 시

행되고, 또 처리된 물건의 일부분을 피복층은 물론 모재

까지 잘라 그 부분의 수치를 마무리하는 것도 실제로는

시행되고 있다. 이처럼, 이 프로세스에서는 원칙으로서 치

리후의 기계가공을 시행하지 않는 것이 보통이고, 그 때

문에 변형을 발생시키지 않은 처리를 시행해야만 한다.

일반 열처리에서도 변형은 중요한 문제지만, 더욱 철저한

주의가 필요해진다.

4. 피복재의특성

(1) 피복층의경도

형성되는 층은 단일 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 그것들

의 복합탄질화물이다. 이것들은 모두 고경도지만, 탄화물

이라도 종류에 따라 경도가 다르다. VC는 약HV 3000,

NbC는 약HV 2500 그리고 Cr-C, Mn-C는 HV1500∼2000이

다. 가장 높은 경도는 복합탄화물에 의해 얻을 수 있는데,

특히 전체율 고용체에서는 고용체 경화현상을 나타내고,

예를들면 (V,Nb)C 등에서는 약15wt% Nb에서 HV 3500이

라는 최고 경도가 된다.

(2) 내마모성, 내야끼즈기성

현재 금형이나 기계부품에 널리 이용되고 있는 크롬 도

금이나 질화(연질화를 포함한다)에 비해 층은 단단한

탄·질화물 등의 세라믹스로 이루어져 있기 때문에 내마

모, 내야끼쯔기성이라는 점에서 굉장히 뛰어나다. 대월식

마모시험기나 화비리시험기(그림6) 등을 이용한 많은 시

험에서 CVD-TiC와 동등한 내마모성, 내야끼쯔기성이 인

정되고 있다. 또, PVD-TiN에 비해 내마모성은 일단 뛰어

나고, SiC, Si3N4, Al2O3 등의 공업 세라믹스에 비해서도

내마모성이 뛰어남이 보고되어 있다.

(3) 내식성

VC, NbC 혹은 Cr-C 피복강은 염산을 비롯하여 각종산,

알카리 수용액 및 BaCl2, NaCl 등의 수용액 더구나 염산

증기 분위기나 옥외폭로에 대해 뛰어난 내식성을 나타냈

다. 또 VC, NbC 피복강은 용융 알루미늄 중에서도 무처

리일 경우에 비해 뛰어난 내식성을 나타냈다. 그리고, 피

복조건이 부적당하고 층중에 결함이 있을 경우 등은 상

기의 효과를 얻을 수 없는 일이 있는데, 내식성에 대해서

는 사용조건과 함께 피복조건에 대한 충분한 주의가 필

요하다.

(4) 내박리성

VC, NbC 혹은 Cr-C 피복층은 도금이나 용사처럼 간단히

박리하는 것이 아니다. 고밀착력을 가진 피복층의 밀착성

을 정량적으로 평가하는 방법은 아직 확정되어 있지 않

지만, 일반적으로는 압흔 테스트나 스크래치 테스트 등에

의해 반정량적으로 평가가 시행되고 있다. 여기서는, 각종

내박리성 평각법에 의해 TRD처리와 다른 표면처리와 비

교한 결과를 표2에서 나타냈다. 용융염 침적법에 의한

VC, NbC층의 내박리성의 평가는 대체로 CVD-TiC와 같

은 정도에서 뛰어난 것으로 되어 있다. 또, PVD-TiN에

비하면 모든 시험법에서 뛰어난 내박리성을 나타냈다.

(5) 그밖의특성

TRD처리에 의해 강철 표면에 의해 단단한 세라믹스층을

피복해도 연질화한 경우처럼 충격치가 저하하는 일은 없

다. 또, 회전구부링 피로시험을 시행하면 처리한 상태에서

는 담금 템퍼링재에 비해 피로강도는 약간 저하하는 일

54 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


그림6 화비리 시험기에 의한 내마모성 내야끼즈끼성의 비교


이 있지만, TRD처리후의 피복층 직하의 탄소량 감소를

회복시키기 위한 확산처리나 피복전 예비침탄에 의해 피

로강도 저하를 방지할 수 있다. 이밖에, TRD 피복공구의

절삭성능이나 선단성능 등 실용성능 등에 대해서도 뛰어

난 성능을 발휘하고 있다.

5. 실용상황

현재, 세계에서 실용되고 있는 것은 붕사욕을 이용한 용

융염 침적법만으로, 이것은 1971년경 일본에서 실용화되

어, 세계에서 약10수개국에 기술공여되어 있다. 최근, 일부

나라에서는 이 모방기술이 시용되고 있는 것같다. 일본의

경우, 중량적으로는 금형으로의 적용이 가장 발달되어 있

다. 대부분 모든 종류의 금형에 CVD에 경합하여 사용되

고, 칼류나 내마모 治工具류에도 널리 이용되고 있다. 그

러나, 상기 금형 그밖에 것에 비해 개수로서는 훨씬 다량

으로 고성능 기계부품에 사용되고 있는데, 그 모재는 구

조용강이 주체이다. 덧붙여서 금형, 칼류, 治工具류에는

공구강이 주체로, 일부에는 초경합금이 사용되고 있다. 그

리고, 우리나라에서 새로운 수요가 점차 발굴되고 있다.

6. 결론

근래, 세계적으로 CVD나 PVD 등의 증착법 개발, 실용화

에 힘을 기울이고 있다. 그 성과는 굉장한 것이 있다. 한

편, 이들 방법에 이용되는 장치는 기밀성이 높은 반응용

기, 고능력 진공배기 장치, 정밀한 가스 제어장치, 고전압

전기계 등에 의해 구성되어 있는데, 그같은 복잡, 고가의

설비를 사용하여 복잡한 조작을 사용하게 되면, 무엇이라

도 할 수 있다고 하는 것도 가능하다. 또, 이들 기술에서

는 열처리 기술과의 관계는 적다. 이것에 대해 TRD는 원

리, 설비, 공정 등에서 열처리 그자체로, 열처리 특유의 간

단하고 저가격 설비와 간단한 조작으로, 적어도 표면경화

분야에서는 CVD나 PVD의 그것에 뛰어나지도 떨아지지

도 않는 능력을 가진 피복을 시행할 수 있다. 이점에서

TRD의 큰 가치가 있다. TRD의 원리를 나타내는 현상은,

예전부터 분말법 크로마이징이나 용융염을 사용한 티타

나이징이나 크로마이징에 관한 선인들의 연구중에서 발

견할 수 있지만, 용융염 침적탄화물 피복의 실용화는 대

충 말하면, 표면개질 기술의 세계적 진전중에서, 살아있는

길을 열처리 기술에 주는 것이었다고 자부하고 있다. 그

러나 처리온도의 저온화, 열처리 기술의 유효한 이용 등

아직 진전될 만한 문제도 많이 남아 있어, 보다 한층의

노력을 필요로 하는 것은 확실하다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 55


표2 각종 시험법에서의 내마모성과 내식성의 비교


1. 서론

다이아몬드의 기상합성을 시작했을 무렵, 시험장치를 견

학한 사람들로부터 [원료 다이아는 어디에서 진공조로

공급하는 것인가]라든가 [어떤 등급의 다이아를 원료로

사용하는가]라는 질문을 자주 받아 .[메탄중의 탄소가 원

료입니다.]라고 대답하며 놀라는 것이었다. 다이아몬드는

지하 깊숙한 고온고압하에서, 혹은 고온고압발생장치를

사용해서 만들어진다라는 상식이 너무나 널리 침투해 있

고, 또 기상합성 다이아몬드가 세상에 거의 출회하고 있

지 않았던 것을 생각한다면 부득이한 일이었을 것이다.

현재 다이아몬드의 기상합성기술은 널리 알려지게 되어,

다이아몬드코팅제품의 일부는 이미 상품화되기까지에 이

르렀다.

다이아몬드는 현존하는 물질중에서 가장 딱딱한 물질이

라는 점에서 연마, 절단, 절삭용재료로써 대단히 우수한

성질을 가지고 있어 드레서, 비트, 다이스, 그라인딩호일,

컷팅소, 절삭공구 등에 대량으로 사용되고 있다. 이들 공

구용 다이아몬드의 약 90%가 고압합성법으로, 인공적으

로 만들어진 다이아몬드이고 나머지는 천연 다이아몬드

이다.

다이아몬드의 인공합성은 1954년 GE사의 고압합성의 성

공으로 시작되어, 이것이 다이아몬드가 공업적으로 싼값

에 대량으로 사용되는 기초를 쌓았다고도 할 수 있다.

한편, 소련의 Derjaguin은 1968년에 저압의 기상중에서도

다이아몬드가 합성되는 것을 발견하여 그 후의 다이아몬

드 기상합성 법개발의 큰 계기가 되었다. 일본에서는,

1981년에 무기재연에서 후술할 열필라멘트법이라 불리는

추시의 용이한 방법으로 다이아몬드의 기상합성에 성공

하고, 이것을 계기로 개발이 크게 진전도었고이후 마이크

로파법, 고주파법, 직류방전법, 열프라즈마법 등의 방법이

계속해서 개발되어, 이들이 현재의 다이아몬드기상합성법

의 기초가 되고 있다. 그 결과, 무기재질연구소의 성공으

로부터 불과 8년이지만, 다이아몬드의 기상합성은 기성의

기술이 되어있어, 현재는 이것을 얼마나 응용하는가를 모

색하는 단계에 들어와있다고 할 수 있다.

다이아몬드 기상합성의 특징은 다이아몬드를 막 혹은

판으로서 합성할 수 있다는 점에 있다. 종래 기계가공의

분야에서는 세라믹박막을 절삭공구, 금형, 내마모부품의

56 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

기술특집: 다이아몬드코팅의기계분야에의응용

다이아몬드코팅의기계분야에의응용본 자료는 1992년~1996년 신일본주단조와열처리협회지“月刊鑄造鍛造&熱處理”에 게재된 자료의 번역 입니다

56-62 코팅기술 2016.3.2 10:54 AM 페이지1 Apogee

표면에 코팅하여 뛰어난 성과를 올린 경험을 가지고 있

다. 다이아몬드코팅에서도 CBN코팅과 함께 대단히 큰 기

대를 가져오고 있다.

본고에서는 다이아몬드기상합성법의 개요와 그 기계분야

에의 응용에 및 그 문제점에 대해 소개한다.

2. 합성방법

다이아몬드의 기상합성은 일반적으로 저압하에서 이루어

지고, 그 방법은 CVD법 혹은 프라즈마 CVD법에 속한다.

다이아몬드 합성의 원료로는 메탄, 아세틸렌, 일산화탄소,

메틸알콜, 에틸알콜, 아세톤 등의 탄소원자를 함유하는 화

합물을 수소로 희석한 혼합가스가 사용된다. 이 혼합가스

를 열 혹은 방전으로 분해, 여과함에 따라 여러 활성종이

생성되어, 그 분위기중에 700~1000℃로 온도조절된 기판

을 놓음에 따라 다이아몬드를 형성할 수가 있다. 탄소화

합물에서는 다이아몬드와 함께 그라파이트도 동시에 석

출되지만, 희석가스로서 이용되고 있는 수소 및 그 활성

종이 그라파이트쪽을 선택적으로 에칭하기 때문에, 탄소

화합물과 수소의 비를 적절하게 선택함에 따라 다이아몬

드만을 합성할 수가 있다. 아래는 그 대표적인 방법을 나

타낸다.

(2) 마이크로파플라즈마법

열필라멘트법은 일본에서 최초로 다이아몬드의 기상합

성에 성공한 방법이다. 이때 사용된 장치의 약도를 그림

1에 나타낸다. 이 예에서는, 메탄을 수소로 1%이하로 희

석한 혼합가스를 약 2000℃로 가열된 텅스텐필라멘트로

분해하여, 필라멘트의 하방 약 10mm위치에 놓인 기판상

에 다이아몬드를 합성했다. 이때, 기판온도는 석영제 반응

관의 외측의 전기로에 의해 800~1000℃로 유지되었다. 이

방법의 특징은 기기구성이 간단하고 넓은 압력범위

(1~760Torr)에서 다이아몬드의 합성이 가능하다는 점에

있다. 메탄 대신에 메틸알콜, 에틸알콜, 아세톤 등의 산소

와 메탄기를 포함하는 화합물을 이용한 경우에는 다이아

몬드의 합성속도가 수배~10배로 된다.

(3) 고주파프라즈마법

열필라멘트법에 이어 개발된 것이 이 마이크로파 프라즈

마법이다. 그 장치의 약도를 그림 2에 나타낸다. 이 방법

에서는 마이크로파 발진기에 2.45GHz의 마이크로파를 도

파관을 통해 반응로로 인도해, 반응로 내를 흐르는 원료

가스중에 프라즈마를 발생시키고, 그 프라즈마 중에 놓은

기판상에 다이아몬드를 합성한다. 반응로 내부의 압력은,

수 10Torr, 기판의 온도는 마이크로파의 출력, 기판의 위치

를 조정해서 700~1000℃로 유지된다. 원료가스로서는 탄

화수소, 알콜, 일산화탄소 등을 수소로 희석한 것이 일반

적으로 사용된다. 이 방법은 열필라멘트법에 비해 장시간

안정되게 동작시킬 수 있다는 이점을 가지고 있지만, 마

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 57



이크로파 파장의 관계에서 다이아몬드합성영역(직경

30mm정도)을 넓게 할 수 없다는 결점이 있었다. 그러나,

그후 마이크로파법에서도 합성영역의 확대가 시험되어,

ECR 플라즈마를 이용하는 방법, 태퍼상 도파관을 이용하

는 방법, 마이크로파를 상대하는 쌍방향에서 투입하는

방법 등에 의해 직경 4인치에서 5인치의 기판상의 다이아

몬드막이 합성되고 있다.

(4) EACVD법

마이크로파 프라즈마법에서 보여졌듯이, 방전프라즈마에

의해 원료가스를 분해하여 다이아몬드를 합성할 수 있다

는 것을 알 수 있지만, 이 방전프라즈마의 형성은 고주파

를 이용해서 한 것이 고주파 프라즈마법이다. 그 예를 그

림 3에 나타낸다. 이 장치의 경우는 유도가열과 프라즈마

에 의한 가열로 기판을 700~1000℃로 가열할 수 있지만

합성영역이 좁다. 합성영역을 넓히기 위해, 평행평판형의

전극을 이용해서 고주파프라즈마를 형성하면 프라즈마가

열만으로는 기판온도가 올라가지 않는다고 하는 결점이

있다.

(1)PVA

열필라멘트법에 있어서, 필라멘트측을 음극, 기판측을 양

극으로해서 기판에 전자선을 조사하면서 다이아몬드를

합성하는 것이 EACVD법(전자충격 CVD법)이다. 열필라

멘트법에서는 다이아몬드를 합성할 수 있는 영역이 필라

멘트에서 10mm이하였던 것에 비해, EACVD법에서는 필

라멘트와 기판의 거리를 10mm이상 떨어뜨려도 좋고, 따

라서 기판이 열필라멘트에서 받는 방사열의 영향도 작아

져 기판의 온도콘트롤이 용이해진다.

필라멘트와 기판간의 전류는 수 10~100mA/㎠정도, 반응

로내의 압력의 수Torr ~100Torr정도이다.

(5) 직류방전플라즈마법

직류방전 플라즈마법에서는 음극과 양극간에서 직류방

전을 시켜, 이에 의해 형성되는 방전플라즈마안에서 원료

가스를 분해하여 다이아몬드를 합성한다. 그림4에 그 약

도를 나타낸다. 직류방전법에 한하지 않고 플라즈마를 이

용하는 방법전체에 대해 말할 수 있는 것인데, 플라즈마

강도(온도, 밀도)를 올림에 따라 다이아몬드의 합성속도

를 늘릴 수 있는 것이지만, 기판온도를 적정한 범위(가령

1000℃이하)로 유지하기 위해 그림 4에 나타내듯이 기판

을 냉각해야만 한다. 이 방법으로 전극간 거리 3cm, 압력

100Torr, 인가전압 약 1kV, 방전전류 3A로 약 30um/h의

합성속도가 얻어지고 있다. 그림 4의 예에서는 평판상의

음극을 이용했지만 이외에 음극으로서 열필라멘트를 이

용하는 방법, 방전에 의해 자기가열되는 열음극을 이용하

는 방법도 있다.

58 鑄鍛造&熱處理 2016. 3



(6) 열플라즈마법

열플라즈마법은 지금까지 서술해 온 방법에 비해 보다높

은 전류밀도로 기체중에 방전전류를 흘려 고온의 플라즈

마를 만들고, 이 플라즈마의 하류에 놓은 기판상에 다이

아몬드를 합성하는 방법이다. 그림5에 직류방전열플라즈

마법에 이용된 장치의 약도를 나타낸다. 아크플라즈마토

치의 노즐에서 헬륨, 아르곤, 메탄, 수소의 혼합가스를 흘

려, 직류방전으로 토치의 선단부에 고온의 플라즈마를

형성하고, 여기에서 하류를 향해서 제트상으로 분출하는

플라즈마류의 안에 수냉된 기판을 놓고, 다이아몬드를 합

성한다. 압력 100~760Torr, 방전전류 10~20A, 토치선단에

서 기판까지의 거리 2cm에서 약 300um/h의 고속도로 다

이아몬드막이 합성되고 있다.

이 방법의 특징은 합성속도가 빠르다는 것으로, 다이아몬

드 히트싱크의 제조등에 응용할 수 있을 것 같다. 그림 5

의 예에서는 직류방전으로 열플라즈마를 발생했지만, 이

외에 고주파를 이용하는 방법 및 마이크로파를 이용하는

방법도 개발되고 있다.

(7) 연소염법

일본공업대학에서 개발된 연소염법은 지금까지 서술해온

방법에 비해 대단히 특이한 방법이다. 연소염도 일종의

플라즈마이지만, 이 연구로, 탄화수소가스를 연소시켰을

때에 만들어지는 플라즈마 즉 연소염속에서도 다이아몬

드를 합성할 수 있다는 것을 알았다.

그림 6에 그 방법의 약도를 나타낸다.

다이아몬드는 일반적으로 불꽃의 내염이라고 불리는 부

분에서 합성되어, 아세티렌과 산소를 이용한 예에서는,

30~50um/h의 속도로 다이아몬드가 합성되고 있다. 아세

티렌과 산소를 이용한 경우, (아세티렌 + 산소) : 1~2ι

/min. O₂/C₂H₂<100불꽃의 온도 2500~3000℃, 기판온도

800~1100℃이다.

이 방법은 도구가 간단하고, 아세티렌-산소염을 사용할

수 있는 것이라면 어디서도 간단히 합성시험을 할 수 있

고, 합성속도가 비교적 빠르다고 하는 특징이 있지만, 합

성영역의 확대 등의 문제점도 있다.

3. 기상합성다이아몬드의응용

(1) 다이아몬드의성질

다이아몬드는 현존물질중 가장 딱딱하고, 양질의 다이아

몬드를 갈면 아름다운 보석이 된다는 것은 잘 알려져 있

다. 그외에 내식성이 좋고, 열전도율이 동의 2~6배에 달

하며 음의 전파속도가 빠르고, 넓은 파장범위에 걸쳐 투

명하다는 등의 특징을 가지고 있다. 또 IVB족원소인 것

에서 불순물이 적은 결정은 높은 전기절연성을 가지고

있고, 도핑에 의해 반도체로서의 성질을 가지게 할 수도

있다. 표1에는 기계분야에 관련된 다이아몬드의 성질을

나타내었다.

다이아몬드는 딱딱한 성질이지만 또 여린 물질이기도 하

여, 철 해머로 두드리면 쉽게 부서져버리는 결점도 있다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 59



또, 다이아몬드는 탄소원자로 구성되어 있기 때문에, 산

소 대기 중에서는 600℃이상에서 쉽게 산화되고, 더욱 철,

코발트, 니켈, 크롬, 망간 등 탄소를 고용하거나 탄화물을

용이하게 형성하거나 하는 물질과 온도가 높은 상태에서

접촉하면 멸모한다고하는 결점이 있다. 이 때문에 다이아

몬드는 상기의 철계재료의 절삭에는 적합하지 않다.

(2) 절삭공구에의응용

절삭공구에의 다이아몬드피복은 일찍이 기대를 모은 것

중의 하나였다. 이 때문에, 절삭공구메이커는 일찍부터 개

발에 착수하여, 알루미늄합금, 동합금, FRP 등의 절삭에

서 좋은 성과를 올리고 있다. 그리고, 최근에는 다이아몬

드코팅절삭공구의 실용화도 가깝다고까지 말하여지고

있다. 절삭공구에 응용할 경우의 최대 문제점은 다이아몬

드막과 모재간의 밀착성이다. 절삭공구모재로서는 초경합

성, 서멧트, 알루미나, 질화규소, 고속도 공구강 등이 사용

되고 있지만, 고속도공구강 등의 철을 주성분으로 하는

열처리형의 재료상에는 다이아몬드가 생성되기 어렵기

때문에 코팅대상에서는 제외된다.

또, 서멧트, 알루미나의 경우에는 기판상에 다이아몬드는

합성되지만, 밀착성이 낮기 때문에 기판을 실온까지 냉각

하는 도중에 막이 박리한다. 초경합금은 다이아몬드와의

밀착성이 비교적 좋아 다이아몬드합성온도까지 기판온도

를 올려도 모재의 특성이 손실되기 어렵기 때문에 초경

합금을 모재로 한 연구가 가장 많이 이루어지고 있다.

그러나, 최근에는 질화규소에의 코팅도 연구되고 있다고

한다. 다이아몬드막과의 밀착성이 좋은 재료로서는 실리

콘, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등이 있고, 이 성질을 이용해

서 다이아몬드막과 절삭공구모재간에 이들 재료를 중간

층으로 해서 삽입할 생각도 있다.

다이아몬드막이 박리하는 것은 모재와의 밀착성이 나쁘

기 때문이라고 한다면 그 말대로지만, 박리원인의 하나에

는 다이아몬드막과 모재의 열팽창율의 차가 있다. 다이아

몬드의 열팽창계수는 표1에서 볼 수 있듯이 대단히 작은

데, 가령 코팅모재로서 자주 이용되는 초경합금의 경우에

는 5~6 x 10-6이다.

다이아몬드코팅온도(800~1000℃)에서 실온까지 기판의

온도를 올리면 열팽창율의 차로 모재와 다이아몬드막간

에 커다란 응력이 작용해 밀착성이 나빠져 다이아몬드막

이 박리해 버린다.

따라서, 모재로서는 다이아몬드와의 열팽창율차가 적은

것이 바람직하다. 또, 코팅온도가 내려가면 막과 모재간의

열응력도 작아지므로 코팅온도의 저온화도 요망되는 바

이다. 다이아몬드코팅의 절삭공구에의 응용은 먼저 슬로

어웨이칩에서 시작되었다.

슬로어웨이칩은 절삭가공의 분야에서 다량으로 사용되고

있고, 초경합금부터 각종 세라믹까지 많은 종류의 것이

갖추어져 있으며, 치수가 적당하고 형상도 비교적 간단해,

절삭성능의 조사와 함께 전자현미경관찰 등의 시료조사

도 용이한 여러 가지 이점을 가지고 있다.

현재, 다이아몬드코팅절삭공구의 모재로서는 초경합금이

일반적으로 사용되고 있고, 절삭성능도 서서히 향상하고

있다. 그림7에 필자가 제작한 다이아몬드코팅칩과 당사의

소결다이아칩을 이용해서, 자동차엔진재료로서 기대되고

있는 고실리콘알루미늄합금(Si 17%함유, T6처리)을 절삭

한 결과를 나타낸다. 그림7에서 다이아몬드코팅칩의 마

모곡선은 소결다이아칩과 거의 같은 정도라는 것을 알

수 있다. 그러나, 소결다이아칩의 경우에는 약간 칼끝이

마모해도 본래 성질이 다이아몬드임에 비해, 코팅의 경우

에는 막이 마모해 버리면 무코트에 가까운 속도로 마모

가 진행되기 때문에 수명면에서는 소결다이아칩을 따를

수 없다. 따라서 소결다이아칩과 경합이 되지 않은 다각

칩 혹은 복잡형상칩으로서 기대되고 있다.

드릴, 앤드밀, 리머, 탭 등의 절삭공구인 경우에는 형상이

복잡하고 날길이가 길다. 열필라멘트의 근방 혹은 플라즈

마 안에 이들 공구를 놓고 날부 전체에 걸쳐 코팅조건,

특히 기판은 도를 일정하게 하는 것이 어렵고 따라서 이

들 절삭공구에의 코팅은 그다지 나아지고 있지 않다.

60 鑄鍛造&熱處理 2016. 3



단, 드릴의 경우에는 가장 마모가 심한 선단의 날부에 다

이아몬드를 코팅한 것 만으로도 절삭성능이 꽤 개선되기

때문에 드릴에의 코팅은 시도되고, 프린트기판용 마이크

로드릴의 경우, 다이아몬드코팅에 의해 초경드릴의 20배

정도까지 구멍을 뚫어 가공수가 늘었다는 보고도 있다.

사진1에는 필자가 시험적으로 코팅한 절삭공구의 예를

나타내었다.

다이아몬드코팅을 장시간 계속하면 박막이 아닌 다이아

몬드판을 얻을 수 있다. 다이아몬드층을 약 10~500um정

도까지 성장시킨 후 기판에서 떼어 절삭공구의 날부에

납땜해서 절삭공구로하는 시험도 실행되고 있다. 단결정

다이아몬드를 가공해서 예리한 날끝을 형성하여, 수술용

의 미크로톰, 박편시료작제용 나이프로서 사용되고 있는

데, 이것을 기상합성 다이아몬드로 만들려고 하는 시험도

있지만, 아직 실용화에는 이르지 못하고 있는 듯하다.

(3) 내마모부품에의응용

뉴다이아몬드포럼이 1988년에 실시한 조사에 의하면, 유

망한 내마모 다이아몬드코팅제품으로 ①광, 자기헤드, 디

스크류 ②축수, 섭동부재 ③횡선다이스 ④측정치공구 ⑤

노즐 ⑥워크레스트 ⑦롤 순으로 나왔다.

단, 이 집계 안에는 다이아몬드막만이 아닌 경질탄소막

(다이아몬드라이크가본, 아모르파스카본, I-카본이라고도

불린다)도 포함된다.

여기에 든 제품 중에는 현재 소결다이아몬드가 사용되고

있는 부재도 있는데, 이것은 소결 다이아몬드에는 코발트

등의 결합재가 사용되고 있는데 비해 기상합성다이아몬

드의 경우에는 다이아몬드가 거의 100%로 소결다이아몬

드에 비해 내마모성이 좋고, 소결다이아몬드보다 값이 싸

고 게다가 대형부재에도 적용할 수 있는 가능성에 의한

것으로 추측할 수 있다.

기상법에 의해 합성된 다이아몬드막은 일반적으로 1um이

하부터 10um정도까지의 입자로 된 다결정막이다. (사진 2

참조) 때문에 다이아몬드막의 표면은 거칠어, 이 막의 요

철을 이용해서 숫돌로서 사용하려고 하는 생각조차 있다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 61



그러나, 내마모성이 요구되는 부재의 다수는 그 표면이

평활일 것이 요구되어, 따라서 코팅후 다이아몬드막의 표

면을 연마하는 기술도 개발할 필요가 있다.

필자가 있는 곳에서 센타레스연마기의 워크레스트에 다

이아몬드를 코팅하여 레스트의 표면을 갈지않고 사용해

본 결과 워크에 기스가 난 쓴 경험이 있다. 다이몬드막

표면에 연마방법에 관해서는 동경공업대학의 吉川교수에

의해 흥미깊은 방법이 개발되고 있다. 내마모부품중에는

내마모성이 요구되는 부분만이 경질물질로 되어 있어, 이

것을 축수동, 다이아몬드 동 혹은 고속도동으로 된 본체

에 납땜한 것이 많다.

다이아몬드코팅온도는 현재 700℃보다 높기 때문에 이들

부품 위에 직접 다이아몬드를 코팅할 수는 없고, 이같은

경우에는 가령 초경합금위에 다이아몬드를 코팅하여, 이

것을 불활성가스속에서 본체에 납땜하게 된다. 더욱이 부

품에 따라서는 치수 정도를 높이기 위해 납땜 후 다이아

몬드막 표면의 연마가공을 요하는 것도 있다.

잡지 등에는 블록슈, 레스센터, 횡선다이스, 가이드롤러

등의 높은 내마모성이 요구되는 기계부품에 고팅된 예가

실리고 있지만, 이들 부품의 특성이나 이들 제품이 실제

로 시판되고 있는지 어떤지는 필자는 모른다. 그러나, 널

리 일반적으로 이용되도록 하려면 위에 서술한 과제를

해결하지 않으면 안되고, 이제 잠시 시간이 걸릴 것이다.

(4) 그밖의응용

다이아몬드코팅의 실용화는 스피커의 진동판으로 시작되

었다고 하는데 이것은 다이아몬드의 높은 음파전파속도

를 이용한 것이다. 또, 다이아몬드는 열전도율이 높으므로

히트링크, 본딩툴로서의 응용, 넓은 파장범위의 광을 투과

하므로 광학용창재, 다이아몬드의 반도성을 이용해서 고

온트랜지스터, 서미스터, 발광다이오드 등 반도체부품으로

서의 응용 등을 생각할 수 있다.

1. 결론

다이아몬드코팅제품의 일부는 상품화되고 또, 일부는 시

험적으로 이용되고 있다. 그러나, 이것들을 널리 보급하기

위해서는 전술한 바와같은 여러 가지 문제점을 해결하지

않으면 안된다. 다이아몬드막의 밀착성의 개선은 앞으로

도 중요한 과제이지만, 합성영역의 확대도 또 다이아몬드

코팅응용제품을 공업화하는데 있어 중요한 과제이다. 현

재 다이아몬드합성영역이 좁기 때문에 설비당 생산성이

낮고, 이 때문에 제품코스트가 대단히 높아져 버린다. 그

러나, 이 문제도 모두 해결되어, 가까운 장래 다이아몬드

코팅 응용제품이 널리 사용 되리라 기대하고 있다.

62 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


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1. 서론

공구재로에의 요구특성으로는 내마모성을 비롯해 정적기

계강도, 피로강도, 파괴인성, 내열성, 내산화성등 피가공물

과의 화학적 친화성등을 들 수 있다. 이러한 재특성간의

중요성정도는 절삭용도나 내마모용도 등의 용도분류에

따라서, 또, 사용조건에 따라서도 다르지만, 이러한 특성

을 동시에 만족시키지 못하면 뛰어난 공구재료라고는 할

수 없다. 그 때문에 공구재료의 개발 및 개량이 적극적으

로 행해져, 탄소공구강, 합금공구강, 다이스강, 고속도강등

의 공구강을 비롯해, 스테라이트, 초겨합금, 서미트, 세라

믹, CBN 소결체, 다이아몬드 소결체 등이 탄생했지만, 과

거 10수년간에 단번에 수요가 확대한 코팅 공구가 공구

재료면에서의 개량에 대한 역할이 크다. 코팅공구란 일반

적으로 초경합금, 고속도강등의 표면에 TiC, TiN, AlO등의

경질무기화합물(경질 세라믹)을 기상반응을 이용해서 증

착피복한 공구를 말한다.

기상코팅의 하나인 방법으로의 CVD는 Chemical Vapor

Depo sition의 약자로 기상에서 고상을 석출하는 과정으로

화학적 증착법이라고 불리는 방법이며, 진공증착, 스파터

링, 이온프레팅등의 물리적 증착법(PVD: Physical Vapor

Deposition)과 구별해서 제안된 명칭이다.

이 기술은 로안에서 가열된 처리품에 피막성분을 함유하

는 원료의 혼합가스를 접촉시켜 기상반응에 의해 탄화물,

질소물, 산화물등의 광범위한 피막을 생성시키는 증착법

으로 최근 주목되고 있는 세라믹 코팅의 일종이다. 이러

한 초경질피막을 코팅해서 공구, 금형 및 기계부품의 수

명을 연장시킬 목적으로 이용되고부터, 기계공업, 일렉트

로닉스, 원자력, 광학 등의 광범위한 분야로 응용되고 있

다.

2. 세라믹코팅법의종류

절삭공구나 냉간가공용 금형에 TiC나 VC등의 탄화물이

나 TiN등의 질화물을 피복하는 기술이 광범위한 분야로

실용화되어 왔다. 그 이유는 이러한 경질물질의 피복처리

가 종래의 표면처리에 비교해서 비약적인 공구나 금형

수명을 얻을 수 있다는 것이 확인되었기 때문이다.

세라믹 코팅법은 Ruppert등에 의해 공업화된 화학적증착

법(CVD), Mattox, Bunshah등에 의해 개발된 물리적 증착

법(PVD) 및 신정등에 의해 공업화된 용융염법(T.D)으로

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 63

기술특집: 공구및금형강의화학적증착법

공구및금형강의화학적증착법본 자료는 1992년~1996년 신일본주단조와열처리협회지“月刊鑄造鍛造&熱處理”에 게재된 자료의 번역 입니다

63-69 공구화학증착 2016.3.2 10:55 AM 페이지1 Apogee

대별된다.

세라믹 코팅 기술을 공구강에 적용한 경우의 각처리 방

법의 특징, 피막의 성상 및 피복공구의 성능에 미치는 모

재의 영향등에 대해서 표1에 나타낸다.

CVD법은 800~1000도에 가열한 진공중에서 금속의 할로

겐 화합물(가령 TiCl)과 탄화수소계 가스나 질소 가스를

반응시켜 탄화물이나 질소물을 모재의 표면에 형성시키

는 방법이다. 이 방법으로는 원료가스를 선택하면 탄화물

질 외에 산화물이나 포화물의 피복도 가능하지만, 아직

공구강에 실용화된 사례는 적다.

CVD법의 장점은 처리온도가 고온이기 때문에, 피복물질

과 모재 사이에 C나 Mo등의 확산에 의해, 피복물질이 모

재와 견고하게 밀착하는 것과 가스반응 이어서 비교적

복잡한 형상의 부품에도 피복하는 것이 가능하다는 것

등이 있다.

반대로 단점으로는 고온처리에 기인해서 열처리 변형이

발생하는 것이나 처리후의 냉각을 신속하게 하는 것이

장치상 곤란하기 때문에, 적용강재가 SKH, SKD로는 두

번 진공중 혹은 불활성 가스 중에서 담금질, 템퍼링을 할

필요가 있다는 것이다. 열처리 변형에 대해서는 피막의

두께가 약 10㎛이하로 대단히 얇기 때문에 처리 후, 연삭

등에 의해 수정할 수 없어, 치수 정도가 타이트한 공구에

의 적용에는 어느 정도의 한계가 있다.

PVD법은 진공조 안에 Ti등의 활성금속을 용융, 증발시켜

탄화수소계로 질소가스와 프라즈마 상태로 이온화해서

반응, 생성시키는 방법이다. 이 방법은 고속도 공구강이나

다이스 강을 고온템퍼링 온도이하로 처리할 수 있기 때

문에 열처리변형이 대단히 적다. 그 때문에 종래의 제조

공정을 변형하지 않고 최종다듬질후에 처리하기만 하면

된다는 등의 장점이 있다.

그러나 처리 온도가 약 400도 보다 저온이 되면 피막의

성상이 떨어지기 때문에 저온 템퍼링용 공구강에는 적용

할 수 없다. 더욱이 PVD의 문제점은 CVD나 용융염의

T.D.와 비교해서 피막과 모재의 밀착강도가 약하기 때문

에, 냉간가공용 공구 등으로는 조기에 피막의 박리가 발

생해서 효과가 나지 않는 경우도 있는 것이다. 또, 복잡한

형상에의 적용이 어려운 결점이 있어, 이에 대해서는 증

발원의 복잡화나 피처리품의 자전이나 공전 등의 장치상

의 개량도 행해지고 있다.

용융염법의 T.D.는 훼로바나쥼 분말 등을 첨가한 용융염

욕중에 피처리재를 잠그고, 용중의 바나쥼 원자와 모재에

고용하는 탄소원자가 결합해서 모재표면에 탄화물을 형

성시키는 방법이다. 베이스가 되는 염욕은 붕사외에 BaCl

₂등의 염화물이나 불화물이라도 좋다.

처리온도는 먼저 다룬 CVD법과 동일하며, 800~1000도의

고온을 필요로 하기 때문에, 용융염법으로 생기는 장점

및 단점은 CVD법과 유사하다. 즉, 피막과 모재와의 밀착

성 및 쯔끼마리와리 성이 좋지만, 공노이기 때문에 열처

리 변형이 생긴다. 처리온도가 다이스강의 담금질 온도와

동일하기 때문에, 통상의 염욕담금질과 같도록 피복처리

후에 기름 또는 열욕중에 담금질하면 피복처리와 담금질

을 겸할 수가 있다. 그러나, 고속도 공구강의 담금질 온도

는 1200도 이상이기 때문에 피복처리와 담금질을 겹할 수

없으며, CVD와 마찬가지로 진공중에서의 담금질, 템퍼링

을 필요로 한다. 그외에 소공등에의 소프트 부착에 의해

후처리 (청소)가 힘들고, 용융염법으로는 질화물이나 산

화물의 피복은 불가능하다. 또, 모재에 약 0.3%이상의 탄

화물을 함유할 필요가 있으며, 그 이하의 강재에는 피막

은 형성되지 않는다.

64 鑄鍛造&熱處理 2016. 3



3. CVD법의원리

CVD법, 즉 화학적 증착법은 고온에 의한 수소환원이나

열분해를 이용한 화학적 프로세스에 의한 것이며, 그 방

법은 개략적으로는 가열된 모재표면 상에서 증착하고 싶

은 금속(또는 비금속)의 휘발성 화합물이 환원 또는 분해

시켜 증착금속이 모재의 표면상에 석출한다고 하는 간단

한 프로세스에 기초한 것이다. 이 방법을 실용화하기 위

해서는 증착금속의 화합물이 석

출한 증착금속이나 모재의 용융점 보다는 낮은 온도에서

쉽게 환원 또는 분해할 수 있는 휘발성 성분을 형성하고

있는 것이 아니면 안 된다. 더욱이 증착금속은 증착되는

표면에 도달하기 전에 환원 혹은 열분해를 일으키지 않

도록 충분히 안정된 것이어야 한다. 그림1은 일반적인

CVD처리 장치이다.

그림에 고체기화기(베이퍼라이저)에 피복하고 싶은 금속,

화합물, 구성금속의 할로겐화물, 유기금속염 등을 넣어 기

화시키든지 또는 베이퍼라이저 안에 구성금속을 두고, 할

로겐화 수소가스를 통해서 구성금속의 할로겐화물을 발

생시키는 방법도 있다. 가령

TiCl₄(g) + 2H₂(g) = Ti(S) + 4HCl(g)

의 반응에 의해 약 1000도의 온도에서 정제된 캐리어가스

(H₂, N₂, Ar등)와 반응가스를 동시에 혼합시켜 반응용기

에 집어넣는다. 반응용기에는 충분히 탈지한 처리품이 균

일하게 가열되고, 유일한 혼합 가스는 처리품의 표면에서

기상반응을 일으켜 피막을 형성한다. 또 반응생성 가스나

미반응 가스는 배가스 설비에 의해 처리후 배출된다.

반응용기의 재질은 증착피막의 종류, 처리온도에 의해 선

택되지만, 일반적으로 내열성, 내식성이 있는 인코넬이나

하스테로이가 사용되고 있다. 반응 용기안은 가스의 흐름

이 균일하게 분포하도록 설계되고, 그 가열은 외열식과

내열식등 2종류가 있다. 외열식은 반응용기의 외측으로부

터 노로 둘러싸고, 반응용기와 처리품의 양쪽을 가열해서,

외열식은 일반적으로 가장 많이 이용되고 있다. 로는 조

온마다 분할제어해서 균열화를 꾀하고 있다. 내열식은 처

리품 자체를 반응용기 안에서 가열하는 방식으로 고주파

가열, Mo나 카본시트에 의한 통전가열등이 있는데, 처리

품의 형상, 재질에 제어가 있기도 하고, 온도정도에 문제

가 있기 때문에 실험실단계나 특수한 경우에 한정된다.

표 2에 CVD법의 대표적인 화학반응을 나타내었다. 탄화

물로는 탄소원에 CH, CH, CH, CH등의 가스, 질화물로는

질소원으로써 N, NH가스, 산화물로는 산화원으로써 O,

CO, HO등이 사용되고 있다. 그림 2에 TiCl, CH, H의 혼합

가스에서 TiC를 석출하는 기구를 모식적으로 나타내었다.

기판과 반응가스의 흐름사이에 얇은 확산층이 존재하고,

이 층내에서 열분해 저급탄화수소 및 수소환원에 저급염

화티탄(TiCl,를 받는 TiCl)등이 기판표면에 확산하면서 동

시에 Ti-C혼합을 형성해서 결정격자내에 짜넣어 지는 것

이라고 생각된다. 부생성 가스의 HCL은 확산층내를 역할

산해서 비가스가 된다.

이때 반응온도는 피막의 종류에 따라 다르고, 반응압격도

수 Torr로 행하는 저압법과 대기압으로 행하는 상암법 2

종류가 있는데, 현 상태에서는 막의 조성, 막 두께의 균일

성, 원료가스의 소비 면에서 감압법이 주류가 되고 있다.

4. CVD에있어서석출형태와증착반응

금속표면에서의 피막의 생성반응은 CVD로는 확산해 오

는 기체분자가 경계확산층을 통과해서 기판표면상의 접

촉반응에 의해 일어날 필요가 있다. 만약 기상중에서 반

응이 일어나면 분말이 생성한다. 한편 온도가 저온이면,

원료가스의 분자는 충분하지만 반응속도가 늦기대문에

석출속도가 늦어, 가스의 반응속도에 지배된다. 이 단계에

서는 화학결합의 형상이 늦고, 결정격자에의 짜임이 불완

전한체 응집하면 비정질의 피막이 된다. 겨우 고온이 되

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 65



면 결정핵의 형성이 가능해져, 미립다결정피막이 형성되

어, 이 피막은 거시적으로 등방성의 피막이 된다. 더욱이

이보다 약간 고온이되면, 결정의 성장이 촉진되어, 횡방

향에의 성장은 인접한 결정에 접촉하면 그 이상 성장하

지 않지만, 종방향으로는 제한이 없고, 원료가스의 공급이

추분하기 때문에 주장다결의 피막이 된다. 또한 고온이

되면 확산 진속단계가 되어, 기판표면에서의 확산, 반응이

빨리지지만, 원료가스의 공급이 상대적으로 늦어지기 때

문에 핵의 발생점이 감소하고, 수지상, 침상의 피막이 된

다. 따라서, CVD의 경질피막으로써는 같은 방향의 역학

적 성질을 가지고 미립다결정이 가장 바람직하기 때문에

가능한 한 저온성(다결 정반응 진속성)으로 행하는 것이

일반적이다.

증착반응의 형식을 분류하면, 열분해형, 환원형, 반응생성

형 등이며, 이러한 형식 중 어느 것인가에 의해 행해진다.

우선, 열분해형은 단순히 어느 기상의 열분해만으로 고체

를 석출시키는 방법이다. 가령 TiCl를 불활성의 Ar이나

He의 캐리어 가스로 반응용기에 보내어, 열분해에 의해

Ti를 기판표면으로 석출시킨다.

그 반응은환원형은 캐리어가스와 환원성을 겸한 H가스를

이용해서, Ti를 기판표면에 석출시킨다. 그 반응예로써

TiCl(g) + 2H(g) = Ti(S) + 4HCl(g)이 된다

반응생성형은 열분해형, 환원형과 달라, 주로 화합물의 형

성에 이용된다. 종류가 많지만 자

주 이용되는 반응의 예로는

TiCl(g) + CH(g) = TiC(S) + 4HCl(g)

2TiCl(g) + N(g) + H(g) = 2TiN(S) + 8HCl(g)

이 된다. 이 반응에서 만들어진 TiC, TiN등의 코팅은 대단

히 딱딱하고, 절소공구, 금형의 코팅에 이용된다.

그림 3에 TiC, 그림 4에 TiN의 생성반응과 동시에 일어날

가능성이 있다고 예상되는 반응의 △GT를 예로써 나타

냈다. 그림 3의 3TiCl(g) + CH(g) = TiC(S) + 4HCl(g)의

반응은 900도 이상의 고온이 아니면 열역학적으로 반응하

지 않는 것을 확인할 수 있다.

CVD에 있어서 반응온도의 저온화는 기판의 결정입자의

조대화, 처리품의 변형저감, 반응용기내의 치구수명의 연

장, 생 에너지 등에 대해 큰 메리트가 있다. 그러나, 금속

염에 할로겐화물을 사용하면, 그림 3의 식 9, 10, 그림 4의

식 10에 나타나는 것처럼, 반응 초기에 기판금속 할로겐

화물(FeCl)을 생성하고, 고착해서 피복의 밀착성을 노화

시킨다. 그 때문에 할로겐화물의 비등점 이상의 온도가

반응 조건이 된다. 따라서 반응온도의 저온화를 목적으로

하는 경우는 할로겐을 포함하 않는 유기금속을 반응가스

로 하는 M.T(Miderate Temperature) CVD도 하나의 방법

이다.

5. CVD코팅피막의특성

코팅피막은 처리품의 사용조건에 따라 각종의 탄화물, 질

화물이나 산화물 등의 단독, 혹은 복합 조합이 선정되고

66 鑄鍛造&熱處理 2016. 3



있다. 일반적으로 TiC는 높은 경도(Hv 3300~4000)를 얻기

위해 내마모성피막용, TiN은 내식성피막 Al O는 내산화

성, 내열성피막용에 적합하다고 되어 있다. CVD법으로는

모재표면에 코팅하는 초경질화합물의 종류는 다수지만,

표 3에 그 대표적인

코팅 피막과 그 물리적 성질을 나타냈다. 또, 코팅 물질과

기존 각종의 표면경화층의 경도를 비교한 것을 그림 5에

나타냈다. 종래의 변태점 담금질 처리에 의한 경화 기술

로는 Hv 2000이상이며, TiN으로는 다이아몬드, 보른카바

이트(BC)에 이어 현저히 높은 값을 얻을 수 있다. 표3의

코팅피막 가운데 TiN은 황금색의 특수한 색조를 가지는

것이 있어, 장식품에도 이용되고 있다. 따라서, 코팅 피막

의 선택은 CVD의 용도 목적에 따라 대단히 중요한 요소

가 되며, 피막의 성질을 충분히 알아 두는 것이 중요하다.

다음으로 그림 6에 TiC, TiN, Al O의 3층 코팅 피막에 있

어 각층의 고온경도에 대해서 나타내었다. 이그림에서

TiC, TiN, Al O의 어느 피막도 약 600℃까지의 고온경도

는 동일값을 나타내지만, 600℃이상에서는 Ai O가 가장

경도가 높고, 내열성에 뛰어난 것을 알 수 있다.

이러한 코팅 물질이 어떤 모재에 적합한 것인지, 즉 모재

의 선택도 중요한 문제이며, 모재의 경도가 어느 일정한

높이가 아니면 안된다. 그 때문에 탄소량이 어느 정도 많

은 공구강이 적합하고, 또한 저급강 보다도 합금 원소가

첨가된 합금공구강, 고속도공구강 쪽이 코팅 층과의 확산

현상이 활발하게 되기 때문에 적합하다고 할 수 있다.

초경합금에 CVD법을 실용화해서 코팅되는 피막은 TiC,

TiN의 단독피막, TiC, TiN, Al O의 다층피막등이 있는데,

처리품으로의 초경합금은 CVD처리 후의 냉각과정에 있

어 계면이나 피막중에 인장응력이 발생하는 것 외에,

CVD반응중에 초경합금중의 WC가 탄소의 공급원이 되

며, 저절로 탈탄해서,

2TiCl₄+ 3WC + 2Co + 4H₂= 2TiC + Co₃W₃C₃+ 8HCl

과 같은 반응이 일어나며, 무른 Co₃W₃C₃나 C6W6C6층을

피막과의 경계면하의 모재에 생성하기 때문이다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 67



초경합금에 TiC, TiN, TiCN, Al₂O₃등을 코팅해서 절삭성

능을 비교한 결과를 그림7에 나타내었다.

V-T선도에서 TiN단상은 TiC단상보다도 나쁘고, TiC의

복합, 혹은 다층 코팅을 하면 절삭성능이 현저히 양호해

지며, 그 효과가 커진다.

특히, 200m/min고속영역에 있어 효과가 커진다. 특히,

200m/min고속영역에 있어 효과가 눈에띈다. Al₂O₃를 최

상층으로 한3층 코팅으로는 절삭속도에 관계없이, 일단

절삭 수명이 길어진다.

다음 CVD로 철강에 내마모성을 목적으로 코팅되는 피막

으로 초경합금의 경우와 거의 동일하다.

TiC, TiN, TiCN의 단독, 혹은 다층피막과 이들 피막과 Cr₃

C₂나 Al₂O₃의 다층피막이 이용되며, 다층 코팅의 경우에

는 TiC를 최하층, Al₂O₃를 최상층으로 하는 것이 일반적

이다. 철강의 경우 CVD로는 코팅 온도가 높기 때문에, 코

팅 후에 재열처리를 행해서 처리품의 강도를 향상시킬

필요가 있어, 치수 변화나 변형에 충분한 배려가 필요하

다. 처리후의 열처리는 피막의 산화를 방지하기 때문에,

비산화성 분위기로 하지만, 진공열처리가 최적의 방법이

다.

절삭공구나 금형의 수명을 연장시킬 목적으로 CVD처리

가 널리 이용되며, 처리품의 품질 안정이나 코스트 다운

에 크게 효과를 발휘한다.

표 4에 CVD처리에 의해 개선된 적용예를 보이고, 이러한

응용부품은 미처리품에 비교해서 약 3.5배~4배의 수명연

장이 된다.피어싱펀치(SKH55)에 TiC단상 코팅을 한 경우

가지리현상이 적어지고, 약 3.5배의 수명연장이 된다.

68 鑄鍛造&熱處理 2016. 3



6각 트리밍 다이(SKH 51)에 TiC, TiN의 2상 코팅으로는

미처리품에 비해, 가지리 및 chipping발생이 적어지고, 약

5배의 수명을 얻을 수 있다.

표 5에 각종 금형수명의 개선예를 나타내었다. 이러한 개

선수명의 예에 대해서 상세한 데이터 즉 어느 금형에 어

느 종류의 피막을 코팅하는 기업 독자의 노하우이며, 그

때문에 공개되지 않는 것이 현 상태이다. 금후 각사의 데

이터가 많이 모아지리라고 생각한다.

일반적으로는 고면압에서 TiC가 효과가 있고, 윤활성에는

최외층에 TiN을 코팅하면 좋다고 되어 있다.

6. 결론

CVD법에 의한 코팅층의 특성에 대해서는 아직 불분명한

점이 다수 있으며, 실제로 응용해보지 않으면, 코팅의 양

부의 판정을 짓기 어려운 경우가 있다.

따라서, 금후 이론적인 구명과 실용화 시험에 의한 데이

터의 수집이 중요하며, 각각의 용도, 목적에 따라 적절한

모재에 적절한 코팅을 함으로써, 요구되는 재특성을 만족

시킬 수 있을 것이라고 생각된다. 현재 공업화 되고 있는

CVD법에는 많은 결점이 있고, CVD처리하면 표면조도가

약간 떨어지기 때문에 CVD가공 전. 후의 라핑 처리를 염

두해 두지 않으면 안 된다. 또 양호한 피막을 코팅할 수

있어도 그 후의 진공열처리로 산화시키면 효과를 기대할

수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 금후 새로운 처리법이

고안되어, 저온처리에서 보다 변형이 적고, 보다 밀착 강

도를 향상시키는 방법 등에 의해 종래의 결점을 보완하

는 처리법의 개발이 한층 발전하리라고 예측된다.

여하튼 세라믹 코팅에 의한 피막 기술은 이제부터의 표

면경화기술에선 뒤떨어지지 않는 유력한 수단이 되리라

고 생각한다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 69



1. 서론

근래, 표면가공법은 금속, 세라믹스 혹은 플라스틱 등 여

러 가지 소재표면에 금속, 세라믹스 등을 피복하고, 내마

모성, 내열성, 내연성 및 도전성 등을 부여하는 표면개질

기술로서 각산업계로터 주목받고 있다. 표면개질 기술은

소재재질에 없는 특성을 부여하는 것으로, 그 방법은 종

래부터 시행되고 있는 도금, 양극산화를 비롯하여 침탄,

질화, 침유, 침붕 등의 확산침투법, CVD, PVD 등의 증착

법, 크라드법, 폭착법 및 용사법 등이 있다. 용사법은 연소

또는 전기에너지를 이용하여 용사재료를 가열하고, 용융

또는 그것에 가까운 상태로 한 입자를 바탕에 뿌려 피복

을 형성하는 방법이라고 정의되고 있다.

이 방법은 대부분의 재료에 금속, 합금부터 세라믹스에

이르기까지 단일 또는 복합재료가 피복될 수 있음과 더

불어, 최근, 컴퓨터, 로봇 등의 도입에 의해 정밀가공이 가

능해지고, 그 용도는 센서, 회로기판 등의 전자부품, 인프

란트용 등의 의료부품 등 정밀기기 부품 표면에 신소재

로서의 성능부여에 이르기까지 전개하고 있다.

그러나, 용사기술의 신뢰성에 대한 시장평가는, 지금 진일

보한 감이 있는데, 이 개선을 위해, 감압, 분위기 용사, 레

이저 처리, HIP(열간정수압 성형)처리 등 각종 기술과 조

합한 복합기술 혹은 종래의 플라즈마 토치를 개선한 것

으로 동작가스를 이단계에 투입하고, 마크 길이를 길게

하여, 용사입자의 용융 및 가속효과를 향상시키는 방법

및 하이퍼 소닉 용사, 레이저 용사, 고주파 플라즈마 용사,

삼전극형 플라즈마 용사장치 등 소프트, 하드면부터의 연

구, 개발도 번성하고 있다. 본 원고에서는 현재 주류인 플

라즈마 용사법의 기본과 최근 표면개질 이용 동향을 논

했다.

2. 용사법의종류와특징

용사법은 용사재료를 용융하는 열원, 용사재료 및 시공목

적에 따라 분류된다. 용사재료를 대상으로 할 경우는 금

속용사, 아연용사, 알루미늄용사, 자용합금용사, 세라믹 용

사, 서메트용사 등이라고 불리고, 시공목적을 대상으로 한

경우는 방식용사, 내마모용사, 내열용사, 용사성형 등이라

고 불린다. 일반적으로는 학술적, 실용적으로도 이해하기

쉬운 열원을 대상으로한 분류방식이 채용되고 있다. 각용

사법에는 각각 특징이 있다.

3. 플라즈마용사법의기본

플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이은 제4물질 상태라고 불

린다. 이것은 극히 고온체에서 자유전자, 양이온 등으로

이루어져 있는 방전전리기체로, 특필할 만한 장점은 전자

와 이온을 거의 같은 정도의 밀도로 하고, 전기적 중성이

며, 전기전도성을 갖고 있는 것이다. 플라즈마 용사법은

이 특수한 고온체를 가열원으로 하여, 고열량 동시에 고

속의 플라즈마제트를 이용한 것이다. 플라즈마 용사 토치

는, 전력공급계, 원추상 음극(텅스텐), 수행될 환상양극

(동) nozzle, 가스공급계, 전극부 절연체, 냉각수 공급계 및

70 鑄鍛造&熱處理 2016. 3

기술특집: 플라즈마용사기술에의한표면처리

플라즈마용사기술에의한표면처리본 자료는 1992년~1996년 신일본주단조와열처리협회지“月刊鑄造鍛造&熱處理”에 게재된 자료의 번역 입니다

70-78 용사기술 2016.3.2 10:56 AM 페이지1 Apogee

분말공급계로 구성되어 있다.

출력수준은 안전성, 조작성, 가반성 및 수냉한계 등의 제

한부터 현재는 80㎾가 주류이다. 플라즈마 작동가스로서

Ar, He, H2, N2 등 단원자 및 이원자가스가 있지만, 보통

Ar-H2, Ar-He, N2-H2 등의 혼합가스 혹은 Ar 등 단일가

스가 이용된다. 이 동작가스를 플라즈마토치의 음극과 양

극 사이에 발생하는 arc 속에 넣고 플라즈마제트로 하여,

이것에 분말상태 또는 선상태 용사재료를 공급하여 용융

시키고, 고속도로 기재표면에 불어 피막을 형성시키는 것

이다. 플라즈마의 온도는 사용하는 가스에 따라 다르다.

그림1은 각가스의 엔탈피와 온도와의 관계를 나타냈다.

플라즈마 용사의 경우에 필요한 엔탈피는 25000∼38000J/

ℓ라고 하고, 이에 상당하는 N2가스의 온도는 약5800K,

Ar가스에서는 약14000K이다. 이 이유는, N2가스는 해리-

전리과정을 취하기 때문에 높은 에너지를 흡수하는데 비

해, Ar가스는 직접 전리하기 때문이다. 그러나, 5800K 제

트온도라면 대부분의 용사재료를 용융할 수 있기때문에,

N2가스도 Ar가스도 가열가스로서 유효한 것이다. 실제로,

플라즈마가스를 선정할 경우는 가열능만이 아니고, 용용

재료의 플라즈마제트 중에 체류하는 시간에 관계하는 플

라즈마가스의 속도도 고려해야만 된다.

플라즈마의 속도는, 가스가 용사토치의 nozzle 중에서 고

온으로 가열될 때의 급격한 체적팽창에 의해 얻을 수 있

다. 예를들면, Ar가스는 300K부터 10000K로 가열되면, 약

33배의 체적팽창이 일어난다고 생각되고 있다. N2가스의

온도는 Ar의 약1/2이고, N2가스분자의 부분적 해리에 의

해, 그 차이는 아무리 줄여도, 입력과 유량이 동일조건 하

에서는, N2가스의 유속은 Ar가스의 약1/2로 간주된다.

반면, Ar가스의 제트 고온역은 N2가스보다 좁아지고, 용

사효율은 저하된다. 플라즈마 제트 퍼짐의 대소는 nozzle

형상은 물론, 수냉 nozzle 내벽에 의해 냉각되는 열적 핀치

에 의한다. 양호한 피막을 얻기 위한 제1조건은, 용사입자

가 잘 용융하고, 고속화되는 것이다. 플라즈마 제트 속을

용사입자가 고속화하면, 체류시간이 짧아지고 용융이 불

충분해지는 일이 많다. 최적의 조건은 용사재료의 조성,

입도를 고려하여 정해진다. 플라즈마 용사에 이용되는 가

스는, 보통, Ar에 25%까지의 H2 혹은 He가 가해진 것이

다.

H2, He가스는 경원소이고, 열전도율이 높으며, 열전달계수

를 크게하기 때문에, 에너지 밀도가 높아며, 분말입자로

이행하는 열을 가열하기 때문에 용융에 효과가 있다. 또,

이들 가스는 플라즈마 제트의 속도도 높게하는 효과도

있다. 반면, H2, He가스는 플라즈마 제트 중에서 높은 엔

탈피를 흡수하기 때문에, 보다 큰 출력이 필요해진다. 또

플라즈마 가스에 N2 혹은 H2를 사용할 경우, 플라즈마

중에서 활성화하고 있기 때문에, 용사입자 혹은 기재표면

과의 응을 만들고, 질화를 일으키거나, 혹은 안정된 용사

재료를 환원하거나, 수을 만드는 문제가 있기 때문에 주

의가 필요하다.

일례로서, 티탄부품에 용사할 경우는 기재의를 방지하기

위해, H2가스의 사용이 금지되고 있는 사용서가 있다. 또,

실제문제로서, 플라즈마 제트의 온도는, 중심축상에서

10000K를 넘는 고온이지만, 반경방에서는 급격한 온도경

사가 존재한다. 그리고, 불활성 가스를 플라즈마 제트에

이용해도, 그 분위기는 약80%의 공기가 혼입된 상태가

된다. 그림2는 플라즈마 제트 중의 가스분석 결과의 일례

를나타냈다. 따라서 용사입자를 모두 용융하고, 동시에 무

산화 피막으로 하는 것은 곤란하고, 용사재료에 입도, 유

량 및 공급방법은 극히 중요한 인자가 된다.

4. 용사재료

플라즈마 용사재료의 형상은 주로 분말재료로, 유동성이

좋고, 입경인 50∼5㎛의 범위의 것이 보통이다. 종류는 금

속계로서 Al, Cu, Ni, Mo, W, Ta, Ni-Al, Ni-Cr, 하스테로이,

자용합금 등의 금혹, 합금 및 여러 가지 복합금속 등이

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 71


그림1 각종 가스의 열량(엔타루피)과 온도와이 관계

엔타루피


있다. 최근, 내산화성 합금으로서 뛰어난 MCrAlX합금이

있다. 이 합금이 M은 기본합금원소이고, Ni, Co, Ta, Ti,

Ni-Co, Ni-Fe 등이다. 시판되고 있는 것은 Ni, Co, Ni-Co기

가 주이다. Cr, Al은 보호성 산화피막을 형성하는 원소이

다.

X는 보호성 산화피막의 보강유지 기능을 가짐과 동시에

막의 밀착성 개선에 기여하는 원소로, Y, Hf, Sc, Ce, La

등 산소활성화 원소이다. 특수한 재료로서 60(Al-12 Si)-40

폴리에스텔 복합분말이 있는데, 항공기 엔진의 상항을 위

해 345℃ 이하의 간격조정 피막으로서 이용되고 있다. 세

라믹계는 Al2O3, Al2O3-TiO2, TiO2, ZrO2, ZrO2-Y2O3,

Zro2-CaO, Cr2O3, Al2O3-SiO2 등의 산화물부터 WC-Co,

CrC-Ni-Cr 등의 탄화물이 주이다. SiN, TiN, SiC 등은, 분해

하기 때문에 단독조성의 것을 용사하는 것은 곤란하다.

이외에 세라믹스와 금속을 복합시킨 65(ZrO2MgO)-35(Ni-

Al) 등 서메트도 있다.

이 재료는 금속기재와 피막간 열충격을 완화하기 위해

이용되는 일이 많다. 사진1은 Ni-Cr계층 상에서 Ni-Cr과

세라믹스, 게다가 그 위에 세라믹스를 용사한 적층피막의

단면 현미경 사진을 나타냈다. ,대기중에서 용사된 피막의

조직 및 결정형은 용사전의 것과 다르다. 예를들면, 용사

전의 알루미나의 결정형은, 모두 용사 알루미나 α-Al2O3

이지만, 용사후의 파막은 α-Al2O3와 γ-Al2O3가 공존된 결

정형이 된다. γ-Al2O3는 결함형 스피넬 구조이지만, 촉매

반응성의 특성이 있다.

5. 용사시공법의공정

대기중의 플라즈마 용사시공 공정은 ⑴ 탈지, ⑵ 조면화

처리(보통은 플라스트), ⑶ 예열, ⑷ 용사, ⑸ 후처리이다.

단, 부분적으로 용사피막이 필요할 때는, 탈지후 용사가

없는 부분을 보호하는 마스킹공정이 추가된다.

6. 피막의특성

(1) 피막의구조

대기중에서 용사된 금속계 용사피막의 구조는 굉장히 복

잡하다. 그림3은 용사피막의 단면모식도를 나타냈다. 용사

피막에는 다음과 같은 특성이 있다.

⑴ 입자의 적층이 있고, 입자경계가 존재한다.

⑵ 기공이 존재한다.

⑶ 산화물 등이 개재한다.

⑷ 잔류응력이 존재한다.

⑸ 조성은 용사전의 재료와 다르다.

⑹ 피막표면은 조면이 된다.

사진2는 Co-Cr-Mo계 금속용사 피막의 단면현미경 사진을

나타냈다. 작고 덩어리 상태로 보이는 까만점이 기공이고,

층상으로 보이는 선이 입자경계면이다.

(2) 밀착기구

기재와 용사입자의 밀착기구는, 일반적으로 기재 조면의

굴곡에 대한 기계적 결합(투묘효과), 야금적 결합 및 팬

72 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


플라즈마 제트의 발생 조건 : 전류 500A

아르곤 유량 : 60

그림2 플라즈마 제트의 가스분석결과

플라즈마 제트의 중심상)의 일례

사진1 열충격성을 완화하는 삼층용사

피복의단면 현미경 조직

도치로부터의 거리

플라즈마제트

중의

가스

세라믹피막

서미트피막


듀월스력 같은 분자간 인력에 의한 물리적 결합 등의 복

합작용에 의한다고 생각되고 있다. 결합은, 기재재질, 표

면성 상태에 의하지만, 연강 및 알루미늄 기재에 Mo, Ta,

W 등을 용사했을 경우, 두께는 수㎛이지만, 국부적으로

상호확산에 의한 야금적 결합을 나타내는 것이 보고되어

있다.

또, 용사입간의 결합으로서는, 기계적 결합 이외에, 입자

충돌시 상호간에 생기는 산화막 사이의 산소이온 혹은

금속 이온의 확산현상을 생각된다. 이 현상은, 용사현상에

서 순간적으로 열적으로 활성화되는 과정으로서 확산되

고, 입자계면에서 확산물질의 농도분포, 온도분포 등 복잡

한 거동이 작용하고 있다고 생각된다. 이밖에 밀착성에

관여한 인자로서, 기재표면의 브라스트에 의한 활성화

(Kramer효과=엑소일렉트론) 및 누레거동을 들 수 있다.

현장적으로 밀착성을 개선하기 위해, 기재와 피막간에서

강고하게 결합한 재료, 예를들면 Mo, W, Ni-Al, Ni-Cr, M

Cr Al Y 등을 얇게 용사하는 방법이 있다. 이 피막을 본

딩코트라고 한다. 이 본딩코트는 기재와 상층의 용사피막

의 열팽창을 완화하는 효과 혹은 내식성 향상에도 기여

한다. 또, 본딩코트는 표면의 조도도 있고, 용사될 피막과

의 밀착성도 좋다. 산화물계 세라믹스를 용사할 경우는

보통 본딩코트가 실시된다. 표1은 철강기재에 산화물을

용사하고, 본딩코트의 밀착성에 관한 유효성을 조사한 결

과의 일례를 나타냈다.

(3) 기공

용사재료를 특별한 분위기를 사용하지 않고 용사하면, 비

행중인 입자는 공기에 드러나고, 그 표면은 산화막으로

덮혀지거나, 냉각속도가 빨라서 반응고상태가 되거나, 어

느 입자는 용융상태인채 기재에 충돌한다. 용사피막은 이

들 입자의 적층으로 구성되어, 미세한 기공이 개재한다.

기공발생의 원인으로서 ⑴ 용사입자가 기재에 충돌했을

때의 탄성변형, 소성변형의 정도 및 재료에 따라서는 온

도차에 의해 입자의 수축에 의한 간격 생성. ⑵ 용사입자

류의 불균일성, ⑶ Mo용사피막에 나타나는 산화물의 승

화 및 가스방출, ⑷ 냉각시 균열, 등이 생각된다.

기공률은 용사재료의 재질, 입도 및 용사조건에 따라 변

화하지만, 보통 1∼8%정도이다. 이 기공을 함유한 다공성

피막은 함유성을 갖게 되고, 용사된 축 등을, 윤활유가 있

는 회전동부에 이용하는 것은 굉장히 유효하다. 또, 다공

성 피막은 단열효과, 음향제진효과도 있다. 반면, 다공성

피막은 액체 혹은 가스 등 부식환경 아래에서 이용하면,

부식액 혹은 가스가 피막안에 침투하여 기재를 부식하고,

피막의 부풀음, 박리의 원인이 된다. 이 방지책으로서 보

통 봉공처리가 실시되거나, 후술한 피막개선책이 취해진

다. 봉공처리로서는, 다공성의 용사피막 상에 규소수지,

페놀수지, 불소수지계 등의 내열도료를 희석, 도포하거나,

유약 등을 도포하여 굽거나 혹은 도금하여, 용사피막 기

공을 봉공하는 방법이 있다. 또, 세라믹스 용사피막 상에

금속을 용사하여, 이것을 가열용융시키는 봉공처리도 유

효하다.

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 73


그림3 용사 피막의 구성단면 모식도

사진2 제용사 피막의 단면 현미경 조직

용사피막

기초


(4) 피막내입자의조직

용사현상은 용융-급랭-응고과정으로, 응고시 냉각속도는

105∼106K/s정도라고 하고, 용사입자의 상변태, 결정변태

를 동반하지만, 균일냉각하지 않기 때문에 용사입자내 조

직은 복잡해진다.

(5) 피막의표면

용사된 상태의 피막표면은 거친면이다. 조면화의 정도는

용사재료, 입도에 따라 변화한다. 탄화물계이고 입도 -

170mesh이며 6∼8Ra를 얻을 수 있다. 이 조면은 표면의

마찰계수를 증가시키고, 사포 보내기 roll에 이용되거나, 혹

은 표면적 증가에 의한 열효율 향상에도 이용된다.

(6) 피막경도

용사피막에는 기공이 있는데, 경도 측정은, 일반적으로 마

이크로 비커스 경도시험에서, 100∼300gf의 부하하중에서

시행된다. 측정치에 바라쯔기가 생기기 때문에 판정에는

주의가 필요하다. 표2는 용사피막의 경도측정 및 물성시

험 결과의 일례를 나타냈다. 피막은 보통의 내마모 목적

이외에, 용사피막이 입자의 적층을 위해, 응력 분산성을

기대할 수 있는 것에서 내프레팅 마모에서 굉장히 뛰어

난 효과가 있는데, 항공기 부품의 연결부위에 많이 이용

되고 있는 실적이 있다.

7. 피막의개질

용사피막에는, 기재와의 밀착성 문제 및 기공의 개재, 용

사전후의 조성 변화, 산화물 개입 등 결함이 되는 인자가

있는데, 이 개질, 개선을 위해 여러 가지 방법이 개발되고

있다. 피막개질은, 본래, 용사기술이 무변형가공법의 하나

인 것에서, 무변형으로 처리하는 것이 이상이지만, 현재까

지 개발되어 있는 방법은 약간의 열변형에 문제가 있다.

피막개질 방법의 대표적인 것을 다음에 나타냈다.

(1) 확산열처리법

확산 열처리법은, 주로 피막의 밀착성 개선을 목적으로

한다. 용사피막을 형성한 뒤, 진공 또는 분위기 중에서 가

열하고, 피막과 기재와의 사이에서 확산층을 생성시킬 방

법이다. 예를들면, 알루미늄 기재에 내마모, 내식성을 부

여할 목적으로 Ni계 혹은 Fe계 용사재료를 용사하고, 수

소분위기 중에서 500∼550℃에 가열하면, 확산층이 형성되

어, 밀착성은 현저하게 개선된다. 사진3은 확산층이 형성

된 피막단면 현미경 조직이다.

(2) 가압소결법

가압소결법은, 피막의 치밀화, 밀착성 개선을 목적으로 한

다. 용사피막을 형성한 뒤 약950∼1000℃에서 용광로 가열

하고, 약7∼10kgf／㎟에서 가압소결하는 방법이다. 가열,

가압조건은 용사재료에 의해 변한다. 이 방법은 탄화물

등을 임의로 혼합한 복합분에도 적용할 수 있고, 공구 등

으로의 용도가 있다.

74 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


표1 본딩 코트의 밀착강도에 미치는 효과의 일례용사재제1층 95Ni-5Al, 제2층 35(95Ni-5Al)-65ZrO2MgO, 제3층 ZrO2MgO를 적층한 피막


(3) 용사압연법

가압소결법의 일종이라고 말할 수 있는 방법으로, 기재압

연강판에 80Ni-20Cr 및 Cu-30Ni계 합금을 70∼700㎛ 두께

로 용사하고, 1000∼1200℃에서 열간압연하여 내식성 표면

피복강판을 제조한 보고가 있다. 이 피막은 관통하는 기

공이 없고, 동시에 기재와 약20㎛의 합금량이 형성되어,

뛰어난 휘연성이 있는 내식피막이다.

(4) HIP(열간정수압성형) 처리방법

이 방법은, 피막의 치밀화와 밀착성 개선을 목적으로 한

다. 일례로서 Co-Cr-Ni-W계 용사피막을 형성한 후, 온도

1423K, 압력150㎫, 유지시간 14.4ks, 압력매체 Ar, BN분 및

알루미나분을 충전재로서 연강 캅셀을 이용하여 캐닝을

실시하고, 열간 선단가공용 피막공구를 시작한 결과의 보

고, 및 HIP처리에 필요한 캅셀기술의 한 방법으로서도 유

효하다는 보고가 있다. HIP처리는 피가공물의 형상이 복

잡해도 적용할 수 있는 특징이 있다.

(5) 분위기용사법

1) 감압용사법

이 방법은, 용사분위기를 감압(1∼50Torr)로 한 밀폐 쳄버

중에 플라즈마 용사 토치를 세트하고, 쳄바내의 가스를

진공장치로 배기하면서 용사하는 것이다. 이 방법은 근래

주목받아, 많은 보고가 있는데, 이미 실용화 단계에 들어

가 있다. 이 방법의 특징은 플라즈마 제트 상태가 대기중

과 전혀 다르다는 것이다. 대기중의 플라즈마 제트 길이

는 겨우 수㎝인데 비해, 감압중(50Torr)에서는 약20㎝ 이

상으로 신장된다. 감압중 플라즈마 제트의 유속은 높고,

고온영역이 길어지기 때문에, 용사입자의 용융이 좋고 동

시에 기재로의 충돌속도가 높아진다. 그림4는 감압도와

플라즈마 제트 온도의 일례를 나타냈다. 감압용사 피막의

특징을 다음에 나타냈다.

⑴ 기공이 거의 없고, 고밀도 피막을 형성할 수 있다.

⑵ 용사재료의 용사전후 조성변화가 적다.

⑶ 활성금속, 탄화물 등 무산화피막을 형성할 수 있다.

⑷ 기재와이 밀착강도가 높다.

⑸ 얇은막부터 굉장히 두꺼운 막까지의 피막을 형성할

수 있다.

⑹ 소재를 고온에 예열할 수 있기 때문에 전처리는 탈지

와 화학적 etching에서 피막형성이 가능하고, 브라스트를

반드시 필요로 하지 않는다.

⑺ 쳄버내 온도가 상승하기 때문에 쳄버의 냉각, 용사 토

치의 냉각을 고려해야만 된다.

⑻ 시공중, 기재의 온도가 상승하기 때문에, 기재의 냉각

이 필요하다.

실용화되어 있는 부품은, 소재가 내열강인 고온 가스터빈

의 연소기 부품 및 blade가 주이다. 목적은 고온부식과 열

차담(Thermal Barrier Coating, 이하 TBC라고 한다)으로, 터

빈의 열효율 향상에 기여하고 있다. TBC는, under

coat(MCrAlX계)를 감압용사법으로 시행하고, 상층에 세

라믹(ZrOYO계)를 대기용사법으로 시행하여 시공되고 있

다. TBC에 관한 연구보고는 많다 이 밖에 레이저 용사를

진공 혹은 불활성 분위기에서 시행했던 보고도 있다.

2) 불활성분위기용사

이 방법은 용사분위기를 불활성 가스로 한 쳄버 안에 플

라즈마 토치 혹은 arc식 용사건을 세트하여 용사하는 것

이다. 이 방법의 특징은, 굉장히 기공이 적은 피막을 얻을

수 있고, 기재 온도도 보통 용사와 같이 200℃ 이하로 제

어할 수 있는 것에 있지만, 경제성에 문제가 있다. 사진4

는 Ar분위기중에서 용사된 Mo용사 피막의 단면 현미경

조직을 나타냈다. 불활성 분위기중에서 활성금속을 용하

하면 반응성 피막이 형성된다. 예를들면 금속티탄을 질분

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 75


표2


위기에서 용사하고, 질화 티탄의 피막을 형성할 수 있다.

분위기 용사에서 가장 간단한 방법은, 플라즈마 토치의

끝에 실드 노즐을 설치하여 용사하는 것으로, 피막 기공

은 상당히 감소하고, 밀착성도 개선된다. 사진5는 실드 노

즐을 설치하여 용사한 Ni계 피막의 단면 현미경 조직을

나타냈다. 이 방법은 특별한 쳄버를 필요로 하지않고 시

공할 수 있는 특징이 있다.

(6) 레이저후처리법

이 방법은 용사피막을 형성한 뒤, 레이저빔으로 표면피막

을 용융하는 것이다. 세라믹스 피막의 경우, 피막의 용융

은 가능하지만, 균열을 발생시키는 문제가 있다. 사진6은

세라믹스 피막을 용융처리한 단면 현미경 조직을 나타냈

다.

8. 응용

(1) 일반적용도

용사피막의 용도는 내마모, 내열, 내식, 내절연, 도전성 등

으로, 특히 항공기 부품은 내프레팅으로 가공, 간격조정

(Clearance Control)을 목적으로 한 것이 많다.

(2) 최근개발및연구동향

용사기술에 따라 각종 복합재료 이외에, 금속-세라믹스-

금속 등 다층적층 피막을 형성할 수 있는 것에서, 새로운

응용 및 연구개발이 시행되고 있다. 대표적인 응용예 두,

세개를 소개한다.

1) 산소센서

이종재료의 적층에 따라 산소농담 전지를 구성하는 용강

용 산소센서가 개발되었다. 이 센서는, 산소 이온 전도체

가 되는 안정화 지르코니아를 고체전해질로 하고, 산소농

담전지의 기준산소분압을 결정하는 기준극으로서 크롬/

산화크롬계를 이용한 것이다. 제작요령은, 리드와이어의

Mo봉(ø1.8)을 기재로 하여 브라스트한 후, Cr/Cr2O3계를

0.2㎜, 그리고 ZrO2Y2O3를 0.4㎜용사하여, 부분 코팅으로

하여 Al2O3를 0.3㎜ 용사한 것이다. 외경은 종래품의 2/3

이 되고, 응답시간이 단축되었다고 보고되고 있다. 그림5

는 needle censer의 모식도를 나타냈다. 이밖에, 자동차 배

기가스 대책으로서 촉매를 효과적으로 사용하기 위해, 산

소 센서를 이용하여 공연비를 조정하는 것이 있다. 이 센

서는 지르코니아 소결체에 백금전극이 피복되어 있고, 이

전극의 열충격에 의한 박리, 오염을 방지하고, 전극성능

열화를 방지하기 위해, 백금전극 상에 ZrO2용사피막이 실

시되고 있다.

2) electronics용용사기판

용사기판은 용사기술의 특징을 이용한 것으로, 다음과 같

은 특징이 있다.

① 귀금속을 주성분으로 한 고가의 두꺼운 막 페스트를

사용하지 않기 때문에 경제적이다.

② 회로는 동 용사피막이고, 납땜 침식성이 없다.

③ 회로의 두께를 크게할 수 있기 때문에, 전류밀도를 높

게 잡을 수 있다.

④ 방열성은 알루미나 소결기판 보다 좋다.

76 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


사진3 용사 피막 확산처리후의 단면 현미경 조직 그림4 감압 분위기내에서의 플라즈마 제트의 온도

노즐출구로부터의 거리


⑤ 필요한 부분만 절연처리할 수 있다, 등이다.

그림6은 용사기판의 구조를 나타냈다.

3) 음향진동판

알루미늄기판(50㎛, 80㎛)에 알루미나계 세라믹스 복합재

료를 용사하고, 음압레벨, 음압파형, 주파수 스펙트럼, 감

쇄시간이 검토되고, 뛰어난 특성이 있음이 확인되었다. 이

기술은 스피커 진동판에 이용되고 있다.

4) 고온연료전지

ZrO2을 고체전해질로 하여 800∼1100℃에서 작동시키는

고온연료 전지가 있다. 실용적인 전지로서 내부저항을 낮

게 하고, 이온 전도도를 증대시킴과 동시에 안정화를 꾀

하기 위해, ZrO2Y2O3 용사피막을 100㎛이하로 한 것이다.

5) 초전도테이프

현재 연구단계이지만, 액체 질소 77K이상의 온도에서 초

전도를 나타낸 재료의 하나로서 Ba-Y-Cu계 산화물을 용

사하고, 초전도 테이프 제작을 기대한 것이다. 기판 하스

테로이(0.1㎜t×3㎜ 폭)에 under coat로 하여, NiCrAlY(0.1㎜

t)를 용사하고 Ba2YCu3O7-α를 약80㎛ 용사한 것이다. 용

사후 산소보충 및 결정형 통일을 위해 제1단 열처리 920

℃×1h, 제2단 열처리 350∼550℃×1h를 실시하여, Tc94K,

임계전류밀도(77K), H=0에서 약 200A/㎠를 나타냈다고

보고되어 있다.

6) 다공질전극

감압용사법에 의한 재료개발의 일례로서, 전해효율이 높

고, 내구성이 좋은 수소제조용 알카리 전해전극이 있다.

이 방법은 Ni-50Al 및 Ni-69Al의 혼합분을 감압중에서 용

사한 뒤, KOH중에서 Al을 용출하여 기공이 많은 Ni전극

으로 한 것이다. 기공조정은 용사재료의 혼합비율로 가능

하다

고 하고 있다.

7) 기타

의료부품으로서 인공 고관절, 인프란트용 부재(스테인레

스 또는 티탄 기재)에 Ni-Cr계 재료를 under coat한 뒤,

Al2O3 또는 ZrO2계 세라믹스를 용사하고, 생물조직 접착,

성장을 앞당기는 연구 혹은 광전해 전지로서 TiO2 용사

2016. 3 鑄鍛造&熱處理 77


사진4 Ar실드 용사 피막

사진5 Ar실드노즐에 의한 용사 피막의 단면조직

사진6 레아저 처리후 AL2O3용사피막의

단면현미경 조직의 일례


피막 적용 가능성 등 용도, 개발은 다방면으로 전개하고

있다고 말할 수 있겠다.

9. 결론

플라즈마 용사법의 기본과 최근 동향과 표면개질 이용희

추세를 많은 문헌을 통해 소개하였다. 장래의 용사기술은

여러 가지 응용면에서, 재료개발과 동시에 확산처리, HIP

등 다른 기술과 복합된 발전이 예상된다. 큰 문제점으로

서 피막평가법의 확립이 있다. 현재, 초음파법, 음향반사

(AE)법, 열파 간섭법 등이 연구, 검토되고 있지만, 머지않

아 성공이 기대된다.

78 鑄鍛造&熱處理 2016. 3


1. 고체전해질(안정화 지르코니아)

2. 기준극(금속-금속산화물)

3. 리드봉(모재) 4. 부분 코팅(아르미나)

그림5 산소 센서의 모모식도

그림6 용사기판의 모듈구조

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(Foundry, Forging & Heat treatment Monthly) 2016년 3월호 발행