자동차용 힌지, 부식 방지와 신뢰도를 책임진다
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자동차용 힌지, 부식 방지와 신뢰도를 책임진다
  • 김종율 기자
  • 승인 2019.05.03 16:02
  • 댓글 0
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많은 소비자들이 새 차를 구입할 때 부식에 대해 걱정하지 않을지도 모르지만, 자동차 제조사들이 차량의 부식을 방지하기 위해 노력하지 않는다면 매우 당황스러울 수밖에 없다. 특히, 요즘과 같은 소셜 미디어 시대, 부식을 방지하기 위해 노력하지 않는다면 여론의 뭇매를 맞게 된다. 부식된 몇 개의 부품과 분노한 몇 명의 고객만으로도 견고했던 브랜드 신뢰도는 흔들릴 수 있다.

많은 자동차 부품들이 환경적 요인에 영향을 받지만, 그 중 사이드 도어 힌지는 부식의 위험에 가장 민감한 부품이다. 부드러운 작동력을 위해 힌지에 조립되는 베어링(그림 2에 붉은 색으로 표시)은 이러한 부식을 촉진시킬 수도, 방지할 수도 있다.

[그림 1] 빨간 녹은 새 차에 돌이킬 수 없는 손상을 주며, 고객에게 충격을 주고 자동차 브랜드의 신뢰도를 훼손시킨다.

사이드 도어 힌지부의 부식 발생은 차량 제조 단계 중 전착 도장 공정에서도 원인을 찾아볼 수 있다. 전착 도장은 스프레이 건으로도 닿기 어려운 곳까지 일정한 두께로 작업할 수 있기 때문에 많은 자동차 제조사들이 사용하고 있는 차량 도장 방법이다.

전착 도장 공정은 차량 전면 작업을 위해 도어가 열려있는 상태로 진행된다. 도장 표면을 일정하게 하기 위해 차량 본체와 도어를 이어 주는 부분에 조립되어 있는 힌지 베어링은 전류가 흐를 수 있는 전도성이 있어야 한다. 하지만, 이러한 전도성은 힌지 베어링의 표면 부에 페인트가 고착되는 현상을 만들기도 한다. 페인트가 힌지부에 고착이 되면 전착 도장 후 도어 작동 시 고착된 페인트가 떨어지면서 도장된 표면이 벗겨져 사이드 도어 힌지부에 녹이 발생할 수 있다.

이러한 문제는 베어링 작동 전면부의 전도성에 의한 것이므로 페인트가 고착되는 베어링 작동부는 비전도성 소재를 사용하고 작동부 표면에 전도성 확보를 위해 돌출된 노치 형상이 있는 베어링을 적용하여 개선할 수 있다.

또 다른 부식 문제는 힌지 베어링 작동부 대부분에 적용되는 청동(bronze) 때문이다. 이 소재는 접촉 부식 또는 갈바닉 부식이라고 부르는 부식을 촉진시키는 특성이 있다. 이러한 부식은 작동부의 청동 소재를 제거하고 Steel backing 소재에 사용되는 높은 내하중성을 가지는 스틸 소재에 부식 방지 효과가 뛰어난 알루미늄을 입힌(cladding) 소재를 적용하여 개선될 수 있다. 이 제품은 대부분의 차량 수명 주기에 걸쳐 환경 요인에 노출되는 것보다 가혹한 조건인 1000시간 염수 분무 조건에서 어떠한 적녹(red rust)도 발생하지 않는다.

이에 대한 이해를 높이기 위해서는 화학적인 설명이 필요하다. 적녹은 공기 중의 산소와 주변 환경의 습기에 의한 금속의 반응 즉 산화 작용으로 발생하며 전기화학적 순열(galvanic series) 또는 전위순열에 따라 불활성도(nobility)가 높은 물질이 낮은 물질보다 산화가 덜 발생한다. 이 제품에서는 불활성도가 낮은 알루미늄 층의 음극 방식(cathodic protection)으로 스틸층이 부식으로부터 보호된다. 이는 알루미늄 층이 스틸보다 더 빨리 부식되어 이 때 형성되는 부동화 피막(passivation film)으로 스틸층의 부식을 방지하는 효과를 이용한 것이다.

이 특정 기술은 알루미늄과 아연-니켈 합금 사이 전극 전위의 높은 친화도 때문에 아연-니켈 코팅된 하우징을 사용하는 시스템에 적합하다. 생고뱅(Saint-Gobain)과 같은 일부 자동차 산업의 공급 업체들은 이 기술을 이용하여 아주 작은 부품에서라도 발생 가능한 부식을 제거하며 이는 전체 시스템의 큰 차이를 만들어내고 있다.

이 기술 또한 도어 힌지용 베어링에 적용될 수 있다. NORGLIDE TALC 제품에는 적녹이 쉽게 발생할 수 있는 Steel backing부에 부식 방지용으로 알루미늄을 입히는데(cladding), 제품의 단면은 그림 3 및 그림 4에서 확인해 볼 수 있다. 또한 NORGLIDE SMALC와 같이 부식 방지 기능을 가지면서 특정 용도를 위해 치수 정밀도를 높일 수 있는 제품에도 적용된다.

도장을 하지 않는 제품이라면 적녹 발생으로 인한 품질 문제를 방지하기 위해 부식 방지 성능이 확보된 힌지가 적용되어야 한다.



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