가공 금속 부품의 전문 표면 마감 기술 완벽 가이드

금속 가공 부품의 표면 마감은 금속 제품의 표면을 변화시키는 데 필요한 공정입니다. 공작물이 기대치를 충족하는 데 더 오랜 시간이 걸리게 하여 내식성, 반사율, 전기 저항, 전도성을 제공합니다. 표면의 스크래치는 공구의 예리함, 종류, 제품 재료에 의해 발생합니다. 경우에 따라 이러한 스크래치는 무시할 수 있지만, 보통 진정한 '마감'된 부품을 만들기 위해 하나 이상의 2차 공정이 필요합니다. 일반적으로 마감 공정이나 2차 공정을 통해 표면을 개선합니다.

금속 가공 부품의 일반적인 표면 처리는 4가지 측면으로 나눌 수 있습니다:

1. 기계적 표면 처리: 샌드블라스팅, 쇼트 블라스팅, 연마, 롤링, 브러싱, 스프레이, 도장, 오일링 등
2. 화학적 표면 처리: 청색/흑색 처리, 인산염 처리, 산세, 각종 금속 및 합금 무전해 도금, TD 처리, QPQ 처리, 화학적 산화 등
3. 전기화학적 표면 처리: 양극 산화, 전기화학 연마, 전기 도금 등
4. 현대적 표면 처리: 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 이온 주입, 이온 도금, 레이저 표면 처리 등

표면 처리는 기판 재료와 기계적, 물리적, 화학적 성질이 다른 표면층을 기판 표면에 인공적으로 형성하는 공정입니다. 표면 처리의 목적은 제품의 내식성, 내마모성, 장식성 또는 기타 특수 기능 요구사항을 충족시키는 것입니다.

금속 가공 부품의 표면 마감 기술은 정기적으로 사용 중이거나 생산 공정 중인 금속 제품을 수리하는 것입니다. 다음은 표면을 완벽하게 만들어주는 주요 마감 공정들에 대한 간략한 설명입니다.

샌딩 및 연마 (Sanding & Polishing)

사포를 금속 표면에 수동으로 문지르는 방식입니다. 연마 입자가 있는 재료라면 어떤 것이든 사용할 수 있습니다. 샌딩은 공작물 표면에 연마 입자를 문질러 무작위적이고 비선형의 표면 질감을 만드는 방법입니다. 연마재(자갈)는 금속 표면의 거칠기, 예리한 돌기, 고르지 않은 부분을 제거하는 절삭 성분입니다. 다양한 연마 매체를 백킹 종이나 보드에 부착해 사용합니다. 절삭 입자의 크기를 '입도(grit size)'라 하는데, 입도가 높을수록 입자가 작고 미세하여 더 미세한 표면 마감을 얻을 수 있습니다.

매우 거친 연마재는 많은 양의 재료를 빠르게 제거할 수 있고, 더 미세한 연마재는 거울 연마 효과를 낼 수 있습니다. 보통 물이나 다른 윤활유를 사용해 재료를 씻어내고 새로운 절삭면을 노출시킵니다. 샌딩은 윤곽이 있거나 곡면인 표면에 특히 유용하지만, 매우 좁은 모서리나 포켓에는 적합하지 않습니다.

초음파 연마 (Ultrasonic Polishing)

플라스틱 사출 금형이나 다이캐스팅 금형 제작 시, 아름다운 완제품을 얻기 위해 내부를 정밀 연마해야 하는 경우가 많습니다. 하지만 공구강은 열처리되어 매우 단단하므로 연마가 어렵습니다. 구멍, 포켓, 기타 복잡한 형상 내부로 들어가기도 쉽지 않습니다.

이런 경우 초음파 연마를 사용합니다. 부드럽고 미세한 팁이 달린 공구를 30kHz로 진동하는 초음파 스핀들에 장착합니다. 연마 슬러리 매체와 함께 사용하면 공구 팁이 실제 작업 표면에 닿지 않고 압력파를 발생시켜 안전하게 표면에 작용하여 미세 연마를 형성합니다. 이 기술은 경화강에도 적합하며 공작물 손상 가능성이 매우 낮습니다.

럼블링 및 텀블링 (Rumbling & Tumbling)

샌딩과 유사하게 럼블링과 텀블링도 연마 매체를 사용하지만, 이 경우 연마 입자가 '자유로운' 상태로 어떤 백킹 종이에도 고정되지 않습니다. 공작물과 필요한 표면 처리 유형에 따라 석류석, 호두 껍질, 돌, 그릿 등 다양한 매체를 사용할 수 있습니다.

텀블링 공정에서는 부품과 연마 입자를 상자나 버킷에 함께 넣고 회전시켜 모든 것을 무작위로 섞습니다. 주로 '디버링(deburring)'용으로 쓰이거나, 가공 후 부품 모서리에 남은 예리한 금속 돌기를 제거하는 데 사용됩니다.

럼블링은 비슷하지만 부품과 연마재가 홈(groove)에 있고 진동시켜 절삭 효과를 높입니다. 럼블링과 텀블링 방식은 소형 물체에 가장 적합하며, 대형 표면에는 부적합합니다.

샌드블라스팅 마감 (Sandblasting Finishing)

샌드블라스팅은 물과 압축 공기를 동력으로 고속 분사 빔을 형성하여 분사 재료(구리 광석, 석영사, 강옥사, 철사, 하이난사)를 피처리 공작물 표면에 고속으로 분사하여 공작물 외관이나 형상을 변화시킵니다. 연마재의 충격과 절삭 작용으로 공작물 표면이 일정한 청결도와 다양한 거칠기를 얻고, 공작물 표면의 기계적 성질이 향상되어 피로 저항성이 개선됩니다. 또한 내식성을 높이고 코팅과의 부착력을 강화하며 코팅 막의 내구성을 연장시킵니다.

다른 세정 공정(산세, 공구 세정 등)과 비교할 때 샌드블라스팅 공정은 다음과 같은 특징이 있습니다:

1. 샌드블라스팅은 가장 철저하고, 범용성이 높으며, 가장 빠르고 효율적인 세정 방법입니다.
2. 샌드블라스팅은 다양한 거칠기 사이를 임의로 선택할 수 있지만, 다른 공정은 이를 달성할 수 없습니다. 수동 연마는 거친 표면을 만들 수 있지만 속도가 너무 느리고, 화학 용제 세정은 표면을 너무 매끄럽게 만들어 코팅 접착에 불리합니다.

연마/거울 연마 (Polishing/Mirror Polishing)

금속 연마 기술은 연마재와 연마 도구를 사용하여 금속 제품 표면을 가공합니다. 유약, 기본, 중간 등 다양한 연마 공정에서 연마 휠과 거울을 사용해 연마 효율을 높임으로써 완제품의 정밀도와 치수를 개선할 수 있습니다. 연마는 공작물의 치수 정밀도나 기하 정밀도를 향상시킬 수는 없지만, 매끄러운 표면이나 거울 광택을 얻기 위한 목적(때로는 무광 처리용)으로 사용됩니다. Ra, Rb, Rc 등급 같은 국제 표준으로 제품 표면 거칠기 등급을 판정합니다.

사용 방법은 금속 표면 마감의 성격, 크기, 위치에 따라 달라지며, 물론 연마, 양극 산화, 전기 도금, 분체 도장, 아연 도금, 크롬 도금, 니켈 도금, 티타늄 도금, 은 도금 등 다른 마감 공정도 있습니다.