표면 마감은 특히 CNC 가공 부품의 경우 제조의 일부입니다. 표면 마감은 목표한 기능적, 미적 또는 성능 관련 요구 사항을 충족하기 위해 부품의 표면 특성을 수정하도록 특별히 고안된 기술을 사용합니다. 표면 마감은 부품을 아름답게 만들고 내식성, 내마모성, 표면 거칠기 등의 성능 특성을 향상시킵니다.

표면 마감이란 무엇인가요?

표면 마감은 가공된 부품의 질감, 외관 및 기능과 관련하여 표면을 변경하는 프로세스입니다. 필요한 부품에 따라 기계적, 화학적 또는 전기 화학적 마감 처리를 할 수 있습니다.

CNC 가공은 공작물의 높은 정확도와 반복성을 제공합니다. 그러나 부품의 표면에 형태와 마감에 영향을 주는 특징이 있을 수 있습니다.

한 가지 일반적인 문제는 절삭 공구가 남긴 미세한 선이나 홈과 같은 공구 자국으로, 미관과 기능 모두에 영향을 줄 수 있습니다. 연마 또는 2차 마감과 같은 기술을 통해 이러한 자국을 해결할 수 있습니다. 미적으로 바람직하지 않거나 기능적으로 적합하지 않을 수 있습니다.

버, 융기된 가장자리, 입자 또는 피처 경계에 형성된 작은 융기와 같은 가공된 피처는 디버링 작업이 필요합니다.

가공 과정, 취급 또는 운송으로 인해 표면에 긁힌 자국이 생기는 것은 미관상 바람직하지 않습니다. 나중에 기계적인 문제가 발생할 수 있습니다.

CNC 가공을 위한 일반적인 표면 마감 기술

표면 마감은 CNC 가공 부품의 품질과 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 여기에서는 다양한 산업 분야의 표준 마감 공정에 대해 설명합니다.

아노다이징

아노다이징은 제품, 특히 알루미늄의 부식 방지, 기계적 특성 및 외관을 효과적으로 개선합니다. 이 절차에는 금속 표면에 견고하고 녹슬지 않는 산화막을 형성하는 과정이 포함됩니다. 아노다이징은 산화막을 형성하여 금속 주위에 코팅을 형성합니다. 이는 금속의 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 최종 제품의 미적 가치에도 기여합니다.

프로세스

표면 준비: 아노다이징 공정을 적용하기 전에 부품 세척이 이루어집니다. 철저한 세척을 통해 오일과 먼지를 제거합니다. 작업자는 연마 또는 에칭과 같은 기계적 또는 화학적 전처리 기술을 사용할 수 있습니다.
전해질 용액에 담그기: 세척 후 기술자는 부품을 산성, 황산 또는 크롬산과 같은 전해질 용액에 넣습니다. 이 수조는 전해 과정을 생성하여 산화층을 형성합니다. 이 과정에서 부품 자체가 시스템의 양극을 형성합니다. 음극은 양극의 바로 반대편에 있는 알루미늄 또는 리드입니다.
전류의 적용: 기술자가 부품과 음극에 직류(DC)를 통과시키면 부품에서 전기 화학적 공정이 발생합니다. 전해질의 이온이 부품 표면의 알루미늄 원자와 반응하여 알루미늄 산화물(Al₂O₃)을 생성합니다. 이 산화물 층은 처음에는 다공성이며 염색과 같은 후속 직물 처리를 용이하게 합니다.
컬러링 및 봉인: 양극산화 처리된 층으로 염료가 침투하여 부품을 쉽게 염색할 수 있습니다. 유기 또는 무기 염료가 기공을 통해 침투합니다. 실링은 부식 방지 기능을 높이고 색상이 변색되는 것을 방지하는 마지막 공정입니다. 여기에는 부품을 끓는점까지 올려 알루미늄 산화물이 수화되어 모든 기공을 닫는 과정이 포함됩니다. 다른 밀봉 유형에는 표면을 더욱 보호하기 위해 니켈 아세테이트와 같은 화학 물질이 포함됩니다.

아노다이징의 종류

유형 I(크롬산 아노다이징): 크롬산을 전해질로 사용하며 얇고 매끄러운 양극층을 형성합니다. 그러나 다른 코팅에 비해 내마모성이 낮습니다. 피로 강도와 높은 내식성을 기본 특성으로 하는 항공우주 부품에 가장 적합합니다.

유형 II(황산 아노다이징): 이 방법은 전해질로 황산 용액을 사용하는 데 익숙합니다. 이 공정의 부품은 크롬산 아노다이징의 부품보다 두껍습니다. 유형 II 아노다이징은 표면 염색에 유리하며 미적 용도에 적합합니다. 외관, 적당한 녹에 대한 저항성, 강도가 요구되는 대부분의 소형 가전제품, 자동차 액세서리 및 건물에 널리 사용됩니다.

유형 III(저온에서 황산을 사용한 하드 아노다이징): 타입 II와 비슷하지만 더 낮은 온도와 더 높은 전압에서 사용됩니다. 상당히 밀도가 높고 단단한 산화 피막을 생성합니다. 높은 경도 특성과 함께 높은 내마모성으로 유명합니다. 양극층은 최대 100미크론 두께로 더 두껍고 마모 및 부식과 관련된 속도 특성이 개선되었습니다. 항공우주 제품, 군수품, 산업 장비와 같은 까다로운 용도에 적합합니다. 이러한 응용 분야에서는 표면 또는 전체 장치의 내구성을 극대화해야 합니다. 피스톤, 기어 및 기타 움직이는 부품에 적용할 수 있습니다.

비드 블라스팅

비드 블라스팅은 고압의 산화물 기반 유리 구슬을 재료 표면에 충돌시키는 표면 마감의 또 다른 방법입니다. 이 공정을 조정하면 연마재를 사용하여 매끄럽고 거친 표면을 만들 수 있습니다. 미화, 표면 준비 또는 녹이나 페인트와 같은 표면 오염물질을 제거할 때 흔히 사용됩니다.

프로세스

표면 준비: 세척을 통해 잔여 오일이나 기타 쉽게 분리되는 오염 물질을 제거하세요.
블라스팅 캐비닛 또는 기계 설정: 기술자가 비드 블라스팅 캐비닛 또는 기계 고정 장치에 부품을 배치합니다. 캐비닛은 블라스팅이 이루어지는 밀폐된 공간으로, 연마재가 날아가지 않습니다.
가압 공기 및 연마재: 작업자는 압축 공기를 사용하여 연마재(주로 유리 비드)를 부품 표면에 분사합니다. 표면 처리 정도는 공기의 압력과 공정에 사용되는 매체의 종류에 따라 달라집니다.
IVC제어 표면 마감: 작업자는 압력의 양, 적용되는 표면의 밀착도, 미디어 적용 각도를 결정할 수 있습니다. 이는 마감을 완벽하게 제어하는 데 필요합니다. 비드 블라스팅은 필요에 따라 다양한 부품에 다양한 방식으로 작업하는 데 적합합니다.
블라스팅 후 청소: 작업자는 블라스팅 후 부품을 세척하여 부품에 남아 있는 블라스팅 미디어나 먼지를 제거합니다. 이렇게 하면 부품이 코팅 또는 조립과 같은 작업을 수행하기 전에 다른 요소에 의한 오염으로 인한 간섭을 방지할 수 있습니다.

비드 블라스팅의 유형

유리 비드 블라스팅: 이 블라스팅은 구형 유리 구슬을 연마 매체로 사용합니다. 그 결과 표면 마감은 비교적 매끄럽고 균일합니다. 이 블라스팅 방법은 부품의 무광택 또는 새틴 표면을 제조하는 데 더 적합합니다. 유리 비드는 다른 알려진 블라스팅 매체보다 연마성이 낮습니다. 약간의 재료만 제거하므로 연마 또는 표면 청소 및 세척에 적용할 수 있습니다. 가전제품, 자동차 내부 및 외부, 가구, 경공업 제품 및 기타 부품에 자주 사용됩니다. 이러한 응용 분야에서는 매끄럽고 아름다운 외관이 필수적입니다.

알루미늄 산화물 블라스팅: 더 복잡하고 광범위한 산화알루미늄을 사용합니다. 이 재료는 최고급 그릿보다 더 단단하고 크기가 작습니다. 경도가 높기 때문에 알루미늄 산화물은 유리 비드보다 표면에서 더 많은 물질을 제거합니다. 표면이 약간 더 거칠거나 더 뛰어난 물질 제거가 필요한 경우에 유용합니다.

플라스틱 비드 블라스팅: 플라스틱 비드를 연마재로 사용하므로 부품의 엄격한 처리를 최소화합니다. 얇은 플라스틱 쉘 덕분에 금속을 약간만 절단합니다. 이 공정은 특정 부품의 강도에 악영향을 미치지 않으면서도 미세한 표면 마감을 제공합니다. 플라스틱 비드 블라스팅은 자동차 및 항공 우주 제조에 자주 사용되는 부드러운 금속이나 섬세한 부품을 세척하는 데 적합한 옵션입니다.
실리콘 카바이드 블라스팅: 가장 공격적인 기술 중 하나는 실리콘 카바이드 입자를 사용하는 것입니다. 실리콘 카바이드는 연마재 제품군에서 사용되는 가장 단단한 재료 중 하나입니다. 단단한 재료와 공격적인 제거 전에 잘 작동합니다. 표면이 더 불규칙하고 부품을 단단히 고정하거나 클램핑해야 하는 상황에 적용할 수 있습니다. 터빈 블레이드, 주물, 고강도 부품 등을 청소하거나 추가 처리 전에 표면을 견고하게 만들어야 하는 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

전기 연마

전기 연마는 금속 부품의 표면에서 약간의 물질을 녹여내는 정확한 전기 화학 공정입니다. 이 기술은 전기 도금과 반대되는 개념으로 용해, 연마, 평활화에 더 가깝습니다. 전기 연마는 철-크롬, 알루미늄, 티타늄 및 니켈 합금에 주로 적용됩니다. 따라서 식품 산업, 의료 장비 및 제약과 같이 높은 청결도와 표면 순도 수준을 필요로 하는 분야에 유용합니다.

프로세스

표면 준비: 전기 연마 전에 탈지를 위해 금속 부품 세척이 이루어집니다. 세척은 전기 화학 공정을 방해할 수 있는 모든 물질을 제거합니다.
전해조 침수: 작업자는 금속 부품을 전해질 욕조에 담급니다. 수조는 산 용액으로 구성되며, 보통 황산과 인산 용액으로 구성됩니다. 시스템의 전기 화학적 부분에서 '부품'은 양극 역할을 하고 음극은 스테인리스 스틸이나 납과 같은 불활성 물질입니다.
전류의 적용: 작업자는 부품 양극과 음극 사이에 전류를 인가합니다. 전류는 부품의 산화층을 수용액에 용해시킵니다. 재료 제거는 곡선형 밸리보다는 음극 표면에 국한된 곡선형 피크에 대해 빠르게 증가합니다. 이러한 선택적 제거는 표면을 평평하게 하여 부품을 연마하여 매끄러운 표면을 만드는 데 기여합니다.
재료 용해: 전기 연마 공정은 재료의 얇고 정밀한 층(보통 0.001~02mm 범위)을 벗겨냅니다. 전해질은 올바른 표면 마감에 도달할 때까지 전해질에 축적됩니다. 최종 표면 마감은 다른 기계적 연마 공정보다 우수하고 세련되게 보입니다.
표면 다듬기 및 연마: 전기 연마는 표면을 원래 상태에 비해 매끄럽고 광택이 나며 '밝게' 만듭니다. 미적 측면 외에도 미세한 수준의 거칠기를 극적으로 최소화하고 부식 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
폴리싱 후 청소 및 검사: 전기 연마 처리 후 표면 마감 부품을 물로 세척하여 전해질 용액을 제거합니다. 표면 마감 부분을 확인하면 적합한 재료가 제거되었는지 확인할 수 있습니다.

표면 마감 방법 비교

CNC 가공 부품에 가장 적합한 표면 마감은 사용되는 재료의 유형, 적용 요구 사항 및 부품의 작업 조건과 같은 특징에 따라 달라집니다. 가장 중요한 결정은 부품의 성능, 내구성, 그리고 최종적으로 가격을 좌우하는 표면 마감재를 선택하는 것입니다. 논의 중인 모든 소재는 특정 마감 절차에 따라 다르게 반응하며, 아노다이징과 같은 절차는 일반적으로 알루미늄에 표준으로 사용됩니다. 마찬가지로 논의 중인 부품의 기능도 고려해야 합니다. 예를 들어, 실제 내마모성을 고려하여 부품을 견고하게 아노다이징 처리해야 합니다.

반면에 전기 연마는 극도로 멸균된 환경에 있는 부품에 유용할 수 있습니다. 특히 부식성 환경, 고온 또는 저온, 화학 물질에 노출되는 부품의 경우 환경 노출도 필수적인 요소입니다. 미관 또한 선택에 영향을 미치는데, 주로 고객 전자 제품 및 자동차 부문과 같은 산업에서 연마 및 아노다이징과 같은 기술을 사용합니다. 더 보호적이고 시각적으로 더 매력적인 옵션은 종종 더 높은 비용이 들기 때문에 표면 마감 선택 시 예산 고려는 필수적입니다. 이 경우 올바른 결정을 내리기 위해 비용 대비 성능 요구 사항을 고려하는 것이 매우 중요합니다.

마무리 방법	비용	내구성	미적 매력	공통 자료	일반적인 애플리케이션
비드 블라스팅	낮음	보통	보통(무광택 마감)	알루미늄, 스테인리스 스틸	자동차 부품, 항공우주 부품, 전자 제품
아노다이징	보통	높음(부식 및 내마모성)	높음(컬러 옵션)	알루미늄, 티타늄	항공우주, 자동차, 가전제품
전기 연마	높음	높음	보통(매끄러운 표면)	스테인리스 스틸, 알루미늄	제약 장비, 식품 가공, 의료 기기