경질크롬도금 실습 및 마찰마모시험(내마모성 실험) : 산업공정에서 널리 쓰이는 경질크롬도금공정을 실습하여 보고, 내마모성 실험 및 검사로 도금된 박막의 기계적 성질을 평가

소개글

경질크롬도금 실습 및 마찰마모시험(내마모성 실험) : 산업공정에서 널리 쓰이는 경질크롬도금공정을 실습하여 보고, 내마모성 실험 및 검사로 도금된 박막의 기계적 성질을 평가에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 주제
2. 연구 목적
3. 연구실행 방법
4. 연구 계획
5. 연구관련계획
　-도금(경질크롬도금)
　-마찰마모실험

본문내용

이용한다. 납-주석 양극은 더 나은 전도도와 오랜 지속성을 가지는 한편, 안티몬-납 양극은 더욱 단단하지만 고농도의 플루오린욕에서 짧은 수명을 가지고 많은 오염물을 배출하므로, 일반적으로 납-주석 합금이 사용된다.
<사용되는 양극들의 단면>
만약 양극의 두께가 너무 얇을 경우, 과열 및 휨, 부식현상이 일어날 수 있으므로, 양극은 충분히 두꺼워야 한다. 따라서 주로 원형 단면을 가진 양극이 널리 쓰이지만, 더 넓은 양극면적이 요구될 때면 위 그림 오른쪽과 같은 양극이 사용되기도 한다.
양극의 무게에 문제가 있을 경우 본래의 무게보다 25%~40%정도 가벼운 속이 빈 양극을 사용하기도 하지만, 이런 경우 그에 비례하여 전류용량이 적어진다.
도금시간 : 시간에 따라 도금량이 증가하지만, 시간이 지남에 따라 도금액 내에 이온의 농도가 낮아지므로 이 양은 선형적으로 증가하지 않는다. 곧, 시간이 지남에 따라 도금량의 증가속도가 감소한다.
교반 : 교반은 용액 → 확산층 → 전기이동층 → 기판표면의 이온 이동경로에서 확산층을 얇게 함으로써 분극을 감소시키고, 고전류 밀도작업을 가능하게 하며 고전류 밀도작업을 가능하게 하고, 음극에 부착하는 수소가스 제거 피트를 방지하는 효과를 가져온다.
하지만 과도한 교반은 불순물혼입, 균일전착성 열화 등의 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.
-마찰마모실험
마모란 두 개 이상의 물체가 압력 하에 접촉하면서 상대운동을 할 때, 물체의 중량이 감소되는 현상을 마모라 부르고, 마모에 대한 강도를 내마모성이라고 한다.
재료의 마모는 마찰속도나 접촉압력과 같은 시험조건, 온도와 같은 시험환경과 표면거칠기, 마모면의 경도, 상대재료의 조합과 같은 재료의 상태에 크게 영향을 받고, 내마모성은 접촉하는 상대재료의 재질 및 표면상태 등에 영향을 받는다.
실제로, 기계부품들이 서로 마찰할 때에는 직접마찰보다는 기름이나 모래 등 이물질들이 그 사이에 끼여 마찰하는 경우 등 변수가 많으므로 내마모실험은 직접 영향을 주는 가장 중요한 조건을 대상으로 하여 시험하여야 한다.
※마모의 종류
마모의 종류는 다음과 같이 크게 4가지로 나뉠 수 있다.
열악한 윤활 및 접촉조건에서 마찰되는 두 물체 사이에는 인력에 의한 들러붙는 현상이 발생하는데, 그 결과 한 접촉면에서부터 파편이 떨어져나오게된다.
응착마모
상호 작용하는 표면사이에서 단단하고 날카로운 입자에 의한 다른 표면에서의 마모가 일어난다. 또는, 날카로운 모서리가 있는 표면과 표면의 거친 피크에 의해서도 발생한다.
절삭마모
부식적인 환경에서 마찰하는 두 물체의 접촉면에서 화학적 반응이 일어나는데, 이때 생긴 반응물질이 표면의 마찰적 프로세스에 영향을 미치어 일어나는 부식이다. 일반적으로 온도의 상승과 함께 증가한다.
부식마모
이 형태의 마모는 한 궤도를 따라 반복적인 스트레스가 가해지는 표면에서 결함이 생성되고 전파되어 파괴가 일어날 수 있다.
표면피로마모
　
※마모실험의 방법
마모실험을 위한 마모시험기는 대표적으로 다음과 같다.
<슬라이딩 마모 시험기>
<왕복슬라이딩 마모 실험기>
시편의 마찰ㆍ마모 실험은 마찰ㆍ마모시험기를 통해 이루어진다.
시편을 시험기에 설치하고, 원하는 하중, 회전속도 등을 조절한 후, 정해진 시간이 지난뒤에 수거하여 주사전자현미경, 광학현미경을 통해 마모상태를 관찰한다.
※마모율 계산
일반적인 마모율 계산식은 다음과 같이 나타낼 수 있다. (Archard, 1953)
F = 하중
S = 이동거리
= 마모의 체적
= 마모율 계수, 색인는 표면상태를 나타낸다.
편의를 위해, 이 식은 다음과 같이 수정될 수 있다.
= /A (A는 마모된 면적)
S = 이동거리
p = F/A
= 마모율 계수, 색인는 표면상태를 나타낸다.
k (/Nm)
등급
예
0.0001 ~ 0.001
0
0.001 ~ 0.01
1
테프론 강화 청동
0.01 ~ 0.1
2
0.1 ~ 1
3
강화 플라스틱
1 ~ 10
4
청동
10 ~ 100
5
100 ~ 1000
6
1000 ~ 10000
7
분쇄
※변수
마모에 영향을 끼치는 요인들은 다음과 같다.
산화막 : 대부분의 금속은 산화막으로 덮여 있으며, 이 산화막은 가해지는 하중이 적을 때, 금속간의 접촉을 막기도 하고, 진공 속에서 접합의 성장을 막아 마찰과 마모를 줄인다.
낮은 하중에서 일어나는 마모의 경우 마모 파편은 매우 미세하여 금속 입자보다는 주로 금속 산화물로 이루어져있다.
또한 치밀하게 생성된 산화막의 경우 마모율을 저하시킨다.
표면윤활 : 마찰하고 있는 두 표면의 윤활 상태에 따라 마모율이 변할 수 있다. 경계윤활의 경우 금속간의 마찰을 제한하여 접합의 성장을 막고, 화학적 작용에 의해 효과를 발휘하기도 한다.
온도 : 일반적으로 금속의 경도는 온도에 의존하며 온도가 낮을수록 경도는 낮아진다. 또한 온도의 변화에 따라 표면윤활상태 또한 변화하므로 이 또한 마모율에 변수로 작용한다.
하중 : 하중이 증가함에 따라 마찰력 또한 증가하여 마모율 또한 증가한다.
습도 : 각 재료의 마찰계수는 각각의 성질에 따라 습도의존성을 가진다. 흑연의 경우 습한 환경에서 더 높은 마찰계수를 가진다.
6. 참고자료
도금에 의한 경질피막의 형성
A study of direct- and pulse-current chromium electroplating on rotating cylinder electrode (RCE) - J.H. Chang a, F.Y. Hsu b, M.J. Liao a, C.A. Huang
Manual for Durachrome Hard Chromium Plating. - Plating Resources, Inc
도금기술용어사전 - 성주창
Rotating Ring Electrode를 이용한 교반이 구리 도금에 미치는 영향 연구 - 김상범, 권혁상
표면처리 문제와 해설 - 황환일
재료기초 실습 - 김학윤, 송건
SCM415강에 증착된 코팅층의 마찰마모특성에 관한 연구 - 탁성훈
Tribology between diamond-like carbon films and counterface in various environments - 박세준

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