액체 침탄법(시안화법)의 방법과 특징

액체 침탄법의 방법

액체 침탄법은 철제 용기에 침탄제와 침탄 촉진제를 넣어 가열(550°C 이상)해 용해시켜 액체화합니다.
이후 더 높은 온도(800~955°C)로 가열한 후 침탄 시킬 제품을 침지시키면 제품 표면에 탄소와 질소가 침입됩니다.

  • 침탄제: 시안화나트륨(NaCN), 시안화 칼륨(KCN) *시안화나트륨이 저렴해 많이 사용됨
    *시안화물(CN)이란? 탄소와 질소의 이온 형태의 화합물
  • 침탄 촉진제: 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 염화칼륨(KCl), 염화나트륨(NaCl)

액체 침탄법을 시안화법, 액체 침탄질화법이라고도 합니다.
하지만 액체 침탄 방법에서 질소를 포함하지 않고 탄소만을 침입시키는 방법의 경우 시안화물(Cyanide)을 사용하지 않기에
엄격하게 말하면 액체침탄법은 시안화법, 액체 침탄질화법과 구분될 수 있습니다.

일반적으로 침탄 되는 탄소량은 0.65~1%이며 깊이는 0.05m~1mm입니다. 온도와 시간에 비례합니다.

 

액체 침탄법의 저온액체침탄과 고온액체침탄

액체침탄법은 침탄 깊이에 따라 두 가지로 구분됩니다. 깊이가 얕은 경우 저온으로, 깊은 경우는 고온으로 처리합니다.

성분 용액구성(%)
저온(845~900°C) 고온(900~955°C)
시안화나트륨 10~23 6~16
염화나트륨 20~40 0~20
염화칼륨 0~25 0~20
시안산나트륨 1 max 0.5 max
염화바륨 30~55
탄산나트륨 30 max 30 max
기타 알칼리 토금속 염(a) 0~10 0~10
알칼리 토금속 화합물을 포함하는 촉진제(b) 0~5 0~2
밀도(at 900°C) 1.76g/cm3 2.00g/cm3

(a): 칼슘, 염화스트론튬
(b): 이산화망간, 산화붕소, 불화나트륨, 피로인산나트륨

일반적으로 많이 사용하는 침탄제 구성

  • 시안화나트륨(NaCN) 30%, 탄산나트륨(Na2CO3) 40%, 염화나트륨(NaCl) 30%
  • 시안화나트륨(NaCN) 54%, 탄산나트륨(Na2CO3) 44%, 기타 2%

 

액체 침탄법의 특징

1) 장점

-액체 침탄은 액체화된 용액이 열전달 특성이 좋아 가스 침탄 대비 더 공정 사이클이 짧습니다.

-균일하게 가열되기에 제품의 변형이 적습니다.

-산화 방지 효과가 있습니다.

2) 단점

-침탄제의 가격이 비쌉니다.

-침탄층이 얇습니다.

-유독가스가 발생됩니다.

-유지관리가 번거롭습니다.