용사는 영어로 Thermal Spray라고 하며 금속이나 세라믹, 서멧 등을 부자재 표면에 용융 분사하여 기능성 피막을 형성하는 표면 처리 기술입니다. 내마모·내부식·내절연성·치수 복원 등 다양한 용도로 사용됩니다. 여기에서는 디지털 마이크로스코프를 이용한 용사 처리 후 표면 및 피막의 관찰·측정 사례를 소개합니다.

디지털 마이크로스코프를 이용한 용사 처리 후의 관찰·측정

용사 처리란

용사 처리는 재료를 분사해 기능성 피막을 형성하는 표면 질 개선 기술입니다. 금속이나 세라믹, 서멧 등을 가스나 전기로 용융시켜 부자재 표면에 분사합니다. 분사된 용융 입자는 순식간에 냉각되어 기능성 피막을 형성합니다.

용사 처리의 특징

  • 금속·세라믹스·플라스틱 등 각종 재질의 부자재 표면에 가공 가능
  • 금속·세라믹·서멧 등 다양한 용사 재료를 선택 가능
  • 열의 영향이 적어 열 변형도 거의 발생하지 않음
  • 부자재 치수에 제한이 없음
  • 필요한 부분에만 용사 처리할 수도 있음
  • 교각 등 현지 시공이 가능

용사 처리의 목적과 효과

방식·방청·내약품
실외의 녹 발생에 의한 부식, 약품에 의한 부식 방지.
내열·단열
고온 부식을 막아 부자재 표면의 온도 상승을 방지.
윤활·내마모
다공질이므로 윤활성이 양호해 내구성이 향상.
통전·절연
금속을 용사하여 통전성을 높이거나, 세라믹을 용사하여 절연성을 부여하는 것도 가능.
치수 복원
마모 및 부식으로 인해 손상된 부자재의 복원이나 살올림을 통한 치수 복원이 가능.
비점착
점착성이 있는 재료와의 접착 방지.

대표적인 용사 방법

가스식 용사

프레임 용사
가연성 가스(아세틸렌 등)와 산소가 충만한 연소 프레임 내부에서 용사 재료를 용융·가속시키는 용사 방법입니다. 분말식 프레임 용사와 용선식 프레임 용사가 있습니다.
고속 프레임 용사
액체 연료(등유)와 산소를 연소시키고 용사 재료를 초음속으로 재료에 충돌시켜 피막을 형성하는 용사 방법입니다.

전기식 용사

아크 용사
2개의 금속 와이어 선단에서 직류 아크를 발생시켜 용사 재료를 용융시키고 압축한 에어 제트로 날려보내는 용사 방법입니다.
플라즈마 용사
플라즈마 프레임 안에 용사 재료를 공급하고 초음속으로 재료에 충돌시켜 피막을 형성하는 용사 방법입니다.

디지털 마이크로스코프를 이용한 용사 처리 후의 관찰·측정 사례

KEYENCE의 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」를 이용한 용사 처리 후의 최신 관찰·측정 사례를 소개합니다.

용사 처리 후의 표면 관찰

VHX-E20 80× 링 조명

왼쪽: 일반 화상
오른쪽: Optical Shadow Effect Mode 화상

용사 처리 후의 표면 관찰

VHX-E100 300× 동축 낙사 조명

왼쪽: 일반 화상
오른쪽 위: Optical Shadow Effect Mode 화상
오른쪽 아래: Color Map 화상

기존에는 SEM을 사용했지만 Optical Shadow Effect Mode로 관찰할 수 있습니다.

용사 처리 후의 표면 관찰

ZS-200 200× 링 조명+멀티 라이팅

일반 화상
멀티 라이팅 화상
멀티 라이팅 기능으로 용사 피막의 요철을 강조할 수 있습니다.

용사 피막의 흠집 관찰

ZS-20 150× 링 조명+멀티 라이팅

일반 화상
멀티 라이팅 화상
멀티 라이팅 기능으로 흠집을 선명하게 확인할 수 있습니다.

용사 피막 관찰

VH-Z500 500× 동축 낙사 조명+HDR

왼쪽: 동축 편사 일반 화상
오른쪽: 편광 필터+HDR 화상
기존에는 SEM으로 관찰했지만 편광 필터와 HDR 기능을 활용하여 쉽게 관찰할 수 있습니다.

용사 피막의 두께 측정

ZS-200 1000× 동축 낙사 조명

관찰뿐만 아니라 측정 현미경으로 사용할 수도 있습니다.