부산대학교 도서관

플라즈마 산질화 열처리 방법은 질화 처리방법에서 산화처리를 추가함으로서, 표면의 질화층 위에 산화층을 형성시켜 부식 저항성과 내마모성을 동시에 향상시키는 방법이다.본 연구에서는 플라즈마 산질화 처리를 통한 기계적 성질 및 부식 거동 변화를 조사하였다. 플라즈마 산질화 처리를 위한 전처리 방법으로, 시편을 용체화 처리를 하고 템퍼링을 실시하여 상을 안정화시켰다. 이후 플라즈마 질화 처리를 하여 표면의 질화층을 형성시키고, 산화처리를 진행하여 최종적으로 산질화 층을 형성시켰다. 이러한 각각의 공정에 따른 기계적 성질 및 부식 거동의 파악을 통하여 플라즈마 산질화 처리의 특성을 검토하였다.광학현미경으로 관찰한 코팅층의 두께는 316 스테인리스강의 경우 약 7㎛, 420 스테인리스강의 경우 약 20㎛의 질화층이 형성되었음을 확인할 수 있었다. EDS 분석을 통한 산화층의 두께는 두 시편 모두 약 2㎛이었다.316 스테인리스강은 템퍼링 이후 확산형 질화물(s 상)이 주로 형성되었고, 산화 처리 이후에는 산화층(Fe3O4)이 형성되었다. 질화 처리된 420 스테인리스강에서는 침입형 질화물(αN)과 치환형 질화물(γ‘, ε')이 형성되었다. 또한 산화처리 후에는 마찬가지로 산화층(Fe3O4)이 형성되었음을 확인하였다.플라즈마 질화 처리를 통한 질화층이 형성되면, 316과 420 스테인리스강 모두 경도가 약 2.2배 향상되었으며, 플라즈마 산질화 처리된 스테인리스강은 표면 산화층으로 인해 경도가 질화처리된 시료에 비해 약 31% 감소하는 경향을 보였다. 이러한 경향은 인장강도에서도 유사하게 나타난다. 316과 420 스테인리스강 모두 템퍼링 후에 비해 질화된 시편에서 약 1.4배 향상된 값을, 산화 처리된 스테인리스강에서는 인장강도가 약 40% 감소되는 경향이 나타났다.염수분무 시험을 통해 부식 면적 변화를 파악한 결과, 템퍼링 시편보다 질화된 시편에서 더 넓은 면적이 부식되는 경향이 나타났다. 이후 산화처리를 통해 내식성이 회복되었으나 질화 전에 비해서는 높은 부식 저항성을 얻지는 못했다. 하지만 질화 처리 시편에 비해서는 부식 면적이 감소되는 경향이 나타났다. 이는 동전위분극 시험에서도 유사한 경향이 관찰되었다. 산질화된 시편은 질화된 시편에 비해 높은 부식전위 값과 낮은 부식전류밀도 값을 가짐으로서 내식성이 향상된 반면, 기존 전처리된 시편에 비해서는 내식성이 감소된 경향이 나타남을 확인하였다.