함침의 목적
함침이란 원래는 액체 성분에 담그다는 의미인데 전자공학 쪽에서는 액체 성분에 담가서, 공간을 메운다는 의미로 쓰이고 있습니다. 주물공정의 본질상 모든 성형품에 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 기포에 의한 미세한 기공이나 크랙 부분을 물리화학적인 방법으로 봉공하여 피함침물이 고온 , 고압, 진공에 견디게 함으로써 내열성 및 내구성을 향상시키기 위해 함침이 이용되고 있으며, 이는 최종적으로 기업의 원가절감과 품질관리에 그 목적이 있습니다.
□ 주물의 기공(casting porosity)이란?
모든 금속주물은 주물공정에 필연적으로 수반되는 기공을 가지고 있습니다. 스펀지처럼 보이는 기공(porosity)은 내부수축이나, gas추진에 의한 공동화, 산화필름, 산화물 등에 의해 발생합니다. 기공은 주물의 내부로 침투하거나, 부품의 전 부분으로 스며들어 크기나 형태가 변할 수 있습니다.
◈ 기공의 형태(Types of Porosity)
일반적으로 기공은 설계상의 오류나 주물이나 도금, 도장 공정상의 결함에 의해 발생되는데, 발생 원인에 관계없이 다음의 세 가지로 분류할 수 있습니다.
가. 밀폐형(Enclosed Porosity)
기공이 부품내부에만 형성되어 표면에 노출되지 않은 상태로서 이런 형태의 기공은 기계가공공정에 의해 노출되지 않는다면 주물에 문제를 일으키지 않습니다. 그러나 기계가공 공정시에는 압력에 의한 누출이나 도금피막 내면부식의 원인을 제공하여 표면에 새로운 기공을 형성하거나 공정상의 물리화학적 스트레스로 인한 균열(Crack)을 형성할 수 있으므로, 가공 후에 함침하는 것이 가장 이상적인 형태이다.
나. 부분노출형(Blind Porosity)
기공이 표면 일부분에 노출된 형태로서 압력테스트로는 누출을 발견할 수 없습니다. 그러나 가벼운 부식(온도차에 의해 내부의 결로에 생기는)에도 누출이 일어날 가능성이 있고, 도금, 도장 후 얼룩(spot)이 생기거나, 표면 들뜸 또는 내부 부식으로 진행될 수 있습니다. 사전에 함침을 함으로써 가까운 장래의 위험을 예방할 수 있습니다.
다. 관통형(Through Porosity)
기공이 부품을 관통하는 형태로서 전형적인 압(pressure)에 의한 누출, 분자누출이라고 불리는 기공(porosity)의 상태입니다. 필연적으로 누출(leakage)이 발생하므로 기공 발생부위를 제거하거나, 함침을 통해 재생해야만 합니다. 이 상태에서 도금, 도장을 할 경우 도장의 흐림, 팽창, 박리의 원인이 됩니다.
□ 함침 효과
• 액체나 가스가 새는 것을 방지해 준다.
• 도금 또는 도장의 불량률을 줄인다.
• 기계가공의 효율을 증가시킨다.
함침은 주물이나 도장 , 도금 공정의 특성상 필연적으로 발생하는 기공(porosity)을 제거하는 가장 빠르면서도 효과적인 작업입니다. 부분적이거나 연속된 기공들을 열경화성 수지(thermosetting resin)와 같은 비활성 물질로 채움으로써 도장, 도금의 효과를 향상시키고, 표면 마감처리 상의 문제를 제거해 줍니다.
적절한 함침과정을 거친 주물은 깨끗하면서 동시에 치수나 부피에 아무런 변화를 주지 않습니다. . 아직 기계가공을 하지 않았거나, 또는 가공공정이 끝난 주물품에 대해서도 함침이 가능합니다.
함침 된 주물의 물리적 봉공은 거의 영구적이며 내압성에 있어서도 피함침물 본래의 구조적 강도와 동일합니다. 다산기술의 함침액(Sealants)은 거의 대부분의 염산과 부식제가 스며들지 못하게 함으로써 제품의 내구성을 향상시킵니다.
□ 함침대상
함침은 일반적으로 분말야금, 주물, 주강 등의 분야에서 철, 스테인리스강, 청동, 알루미늄, 아연, 납, 마그네슘, 카본 등의 제품을 대상으로 합니다.
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□ 함침공정
1. 피 함침물 전처리 작업
함침전에 부품을 깨끗이 세척, 탈지, 건조한다.함침액이 기공에 잘 스며들 수 있도록 모든 기름 성분과 오물을 기공에서 제거한다.
2. 진공처리
부품을 특수탱크에 넣고 함침액이 부품의 기공에 스며들 수 있도록 진공펌프를 사용하여 탱크내의 공기를 모두 빼낸다.
3. 함침제 투입
함침액을 탱크 내부로 투입한다. 탱크내부에 공기를 통상적으로 100P.S.I. 정도로 가압하여 함침액이 기공내부로 깊숙이 스며들게 한다.
4. 가압 및 세척
가압상태하에서 일정기간 경과 후 함침액이 완전히 스며든 부품을 탱크에서 회수하여 깨끗이 세척한다.
5. 함침완료
90℃ 이상 되는 온수에서 15분 정도 경화시키고 기밀, 수압검사를 실시하면 제품의 기공은 강하지만 육안으로는 볼 수 없는 피함침물 자체만큼이나 내구성을 가진 탄력 있는 물질로 완전히 채워지게 된다.