2. 연질화법

1. 질화처리의 개요

   1) 강의 표면 硬化法의 일환으로 강의 표면에 질소(N)을 침투, 확산 시킴으로써

      표면경화  효과를 목적으로 하는 처리방법

   2) 침투원소에 따라 순질화와 연질화로 구분

       순질화 : N만 침투시켜 강화시킴

       연질화 : 질소(N)와 약간의 탄소(C)를 침투시켜 경화하는 방법

   3) 저온에서 상변화 없이 고경도의 질화층이 생성되므로 변형이 거의 없는

       독특한 경화방법

   4) 종래의 가스순질화는 시간이 많이 걸리고 염욕질화는 공해배출이라는

      단점을 갖고 있으나   최근 개발 보급된 연질화 기술과 이온질화 기술은

      종래의 단점을 보완한  새로운 질화방법이다.

2. 질화처리의 목적

    1) 높은 경도를 얻을 수 있다.(Hv 800~1200)

    2) 내마모성이 커진다.

    3) 피로한도가 향상된다.

    4) 내식성이 우수하다.

    5) 고온강도가 높다. 즉, 내열성이 높다.

        (500℃부근까지 경화층의 경도를 유지할 수 있다.)

    6) 저온에서 처리되는 관계로 변형이 적다.

3. 질화처리의 종류

    1) 가스순질화

       - 철(Fe)은 분자상의 질소(N)를 흡수하기는 곤란하나 암모니아(NH３) 가스에

         접하면  쉽게 N와 화합한다. 암모니아는 고온에서 불안정하게 되어

         다음과 같이 분해한다

         2NH３ -> 2N + 3H２

     2) 이온순질화

        ① 이온질화는 저압의 질소분위기 속에서 직류전압을 노체와 피처리물

            사이에  연결하고 글로방전(glow discharge)을 발생시킨다.

        ② 이온이 갖는 고운동 에너지는 열에너지로 변환하고 피처리물을

            가열하여,  일부는 직접 이온을 주입하고 음극(-극) 스퍼터링(sputtering)을

            일으켜, 그 표면으로부터  전자 및 원자가 반발된다.

        ③ 내쫒긴 철의 원자는 전자에 의해 생성된 원자상의 질소와 화합하여

            질화층을 형성한다.

        ④ FeN 흡착에 의해 FeN으로 다음 저위의 질화물로 분해하고 질소를

            방출하여 일부는  플라즈마(plasma)의 가스로 되돌아가 새로운 N과

            결합하여 질화를 촉진시킨다.

     3) 염욕연질화

        ① 터프트라이드(tufftride)법 이라고도 함

        ② 피로수명이 길고 내식성이 상당히 큰 것이 장점이며,

            신속 염욕질화법 이다.

        ③ 520~570℃의 온도에서 단시간(10~120分) 동안 액체 질화처리를 행한다.

            연강에 이 처리를 하면 표면경도 Hv570정도가 된다.

        ④ NaCN(또는 KCN) + O２(공기투입) -> 570℃

            5NaCNO -> 열분해

            3NaCN + Na２CO３ + 2(N)의 반응을 한다.

        ⑤ 연질화를 효과적으로 하기 위해서는 공기를 불어 넣기위한

            장치가 필요하다.

         ⑥ 자동차 부품의 치차류 또는 공구에 많이 이용된다.