KR0143477B1 - 보수용 복합코팅재 - Google Patents

Abstract

본발명은 마식(erosion)이 심한 설비의 보수용으로 사용되는 복합코팅재에 관한 것으로서, 특히 내마모성이 우수한 보수용 복합코팅재를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본발명은 구형의 세라믹 분말: 9-50 부피% 및 에폭시 수지 접착제: 91-50부피%로 구성되는 보수용 복합코팅재에 관한 것을 그요지로 한다.

Description

보수용 복합코팅재

제1도는 실리콘 카바이드를 함유한 복합코팅재에 대한 마식시험에 있어 알루미나 분진충돌각도를 변화시킨 경우 실리콘 카바이드부피분율에 따른 마식정도를 나타내는 그래프

제2도는 종래의 복합코팅재에 사용된 세라믹 분말 입자의 형상을 보여주는 사진

제3도는 본발명의 복합코팅재에 사용된 세라믹 분말 입자의 형상을 보여주는 사진

제4도는 종래의 복합 코팅재와 본발명에 의한 복합 코팅재에 대한 세라믹 입자크기에 따른 마식정도를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 마식(erosion)이 심한 설비의 보수용으로 사용되는 복합코팅재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내마식성이 우수한 접착제/세라믹으로 이루어진 보수용 복합 코팅재에 관한 것이다.

통상 제철소 또는 광산내에서 보유하고 있는 설비들은 분진의 충돌에 의해 마모가 심하게 발생됨에 따라 잦은 보수와 빈번한 교체가 요구되고 있다.

현장에서 흔히 볼수 있는 분진의 경우 좁은 범위의 입도분포를 가지기 보다는 넓은 범위의 입도분포를 가지게 되는데, 이런 경우 작은 입도에 의한 마식손상보다는 큰 입자에 의한 마식현상이 전체 마식손상을 좌우하게 된다. 따라서, 분진에 의한 마모, 즉 마식특성은 충돌되는 분진 입자의 크기가 증가할수록 마식에 의한 무게 감소 혹은 부피감소가 증가된다.(Erich Raask, Erosion wear in coal utilization, P63-68, 1988, Hemisphere Publishing Corporation) 따라서, 분진에 의해 마모가 심화되는 환경하에서 사용되는 설비의 경우 적절한 보수방법에 의해 수명연장을 도모하거나 간단한 보수를 통해 정비비를 절감하고 생산성 향상을 도모할 필요가 있다. 이러한 요구에 따라 마모가 심한 설비보수용 코팅재가 개발되기 시작하였는데, 예를들면, 일본 공개 특허공보(소)57-109855호에는 열경화성 수지와 500 μm이하의 세라믹을 혼합한 복합코팅재가 제안되어 있다. 상기 코팅재는 내마모 보수라이닝재로 적절하다고는 하지만 혼합되는 세라믹 분말의 형상과 크기를 고려하지 않고 있으며 이에따라 코팅후의 내마식효과가 그다지 크지 않다. 이외에도 상업적으로는 금속과 접착제를 혼합한 금속반죽(paste) 제품이 사용되고는 있지만 이 제품들 역시 내마식 효과가 월등하지 못하다.

이에 본발명자는 상기 종래의 코팅재들보다도 월등한 내마식효과를 갖는 보수용 복합코팅재를 개발하기 위하여 거듭된 연구와 실험을 하고 그결과에 근거하여 본

발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 접착제와 세라믹으로 이루어진 복합코팅재에 있어 세라믹 분말의 형상과 입자크기를 제어하므로서 종래의 복합코팅재보다도 내마식성이 우수한 접착제/세라믹으로 구성된 보수용 복합코팅재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 접착제/세라믹으로 이루어진 복합코팅재에 있어서, 구형의 세라믹분말: 9-50부피% 및 에폭시 수지 접착제: 91-50 부피%로 이루어지는 보수용 복합코팅재에 관한 것이다. 이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

통상 접착제와 세라믹을 혼합하여 제조한 복합코팅재에서는 세라믹 입자의 형상이 각형인 경우에는 세라믹 입자의 크기가 커짐에 따라 오히려 충될되는 분진에 의해 세라믹 입자가 깨지교 용이하며, 이 깨진 세라믹 입자에 의한 손상으로 마식감소는 가속하게 된다. 이와같은 이유로 본발명에서는 세라믹 입자형상을 각형으로 하는 대신 구형으로 하므로서 충돌되는 분진에 의해 세라믹 입자가 깨질 확률이 적도록 하였다.

또한, 첨가되는 세라믹 분말을 접착제 부피에 대하여 9-50 부피%로 유지함이 바람직한데, 그 이유는 상기 세라믹 분말의 함량이 9 부피% 보다 적은 경우 내마식성이 우수한 세라믹 입자의 효과가 거의 나타나지 않으며, 50부피% 이상이 되면 접착제와 세라믹의 결합력이 불충분하여 마식현상이 증가하기 때문이다.

이때 본 발명에서 사용되는 세라믹 분말은 모든 세라믹 분말이 가능하며 특히 알루미나, 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드등이 바람직하다.

한편, 복합 코팅재에서는 세라믹 입자의 분진에 대한 상대적인 크기 비율에 따라 마식율이 변하게 되는데, 분진의 크기보다 세라믹 입자의 크기가 커야만 분진이 충돌했을 때 복학코팅재의 마식손상을 막는데 효과적이며, 분진이 상대적으로 세라믹입자보다 크게 되면 복합코팅재는 분진에 의해 단번에 손상을 입기 쉽다. 따라서, 접착제와 세라믹을 혼합한 복합코팅재에서는 세라믹 분말과 접착제의 결합력이 같다면 세라믹 분말 입자가 클수록 마식특성이 향상되므로 본발명에서는 상기 세라믹 분말 입자를 0.5 -1mm로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

그리고, 접착제로서는 열경화성수지를 사용하며 그중에서도 우레탄수지 또는 에폭시 수지가 바람직하며, 더욱 바람직한 것은 에폭시 수지이다.

이와같이 구성되는 본 발명의 복합코팅재는 간단한 분사 또는 도포작업을 통하여 마모된 설비등에 코팅층을 형성시켜 내마모특성을 향상시킬수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.

[실시예1]

입자크기가 26-45μm인 각형의 실리콘 카바이드(Sic)세라믹 분말을 부피분율로 9-67%의 범위로 하여 에폭시 수지와 혼합하였다.

이때, 혼합은 혼합시 기공등의 결함을 줄이고 완전한 혼합을 위하여 열교반기를 이용하여 50-60℃의 온도범위에서 5-10분동안 교반하여 혼합하였다.

이후, 30(W) x 60(L) x 5(t)크기의 SS41 판재를 모재로 하여 이 판재위에 상기와 같이 제조된 각각의 복합코팅재를 도포한 다음, 상온에서 24시간 방지하여 접착제를 완전경화시켜서 5mm 두께의 코팅층을 형성시켰다.

이와같이 코팅층이 형성된 판재에 대하여 마식시험을 행하고 그 결과를 제1도에 나타내었다.

이때, 상기 마식 시험은 상온에서 브라스팅(Blasting) 기계를 변환하여 행하였는데, 충돌입자로는 45-90 μm의 입자크기를 갖는 각형의 알루미나 분말을 사용하였으며, 분사되는 입구와 시편과의 거리는 약 15cm로 고정하였고, 충돌입자의 속도는 약 30m/sec 였으며, 분사각도는 각각 30°와 75°로 변화시켰다.

마모량은 1분, 1분, 3분 그리고 5분 간격으로 시편의 무게 감량을 0.1mg까지 측정하였으며, 총 10분간 시험하였다.

제1도에 나타난 바와같이, 각형의 Sic 세라믹 분말의 함량을 변화시킨 복합 코팅재가 코팅된 판재의 경우 분진으로 사용된 알룸나 충돌입자의 입사각도가 30°일때나 75°일때나 모두 세라믹의 부피분율이 50% 이상이 됨에 따라 마식손상이 현저히 증가됨을 알 수 있다. 따라서, 복합 코팅재의 경우 세라믹 분말의 적절한 혼합비율은 부피분율로 9-50%임을 알 수 있는데, 구형의 세라믹 분말의 시험결과에서도 마찬가지 결과를 얻었다.

[실시에2]

세라믹 분말의 형상과 입자크기에 대한 내마모특성을 알아보기 위하여 각형의 알루미나, 각형의 실리콘 카바이드 분말(제2도)과 구형의 텅스텐 카바이드 분말(제3도)을 ASTM 표준시브(Sieve)로 걸러서 각각 크기가 다른 종류로 분류하고, 각각의 세라믹 분말 약 20부피%와 에폭시 수지를 혼합하고, 실시예1과 동일한 시험방법을 통하여 각각의 세라믹 분말이 도포된 코팅층의 마모량을 부피감소로 환산하고 그 결과를 제4도에 나타내었다.

제4도에 나타난 바와같이, 각형의 세라믹 분말인 알루미나(종래예1)와 실리콘 카바이드(종래예2)를 사용한 경우 입자크기가 증가할수록 마식손상이 증가하는 반면, 구형의 세라믹 분말인 텅스텐 카바이드르르 사용한 발명예의 경우 입자크기가 증가할수록 마식손상이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 세라믹 분말의 입자 형상 및 입자크기에 따라 코팅층의 마식손상정도는 다르며, 입자크기가 증가 될수록 그 차이가 더욱 큼을 볼 수 있다. 그러나, 구형의 세라믹 분말을 사용한 발명예의 경우 세라믹 입자크기가 증가할수록 무한히 내마식특성이 향상되는 것이 아니라 입자크기가 1mm 이상에서는 접착제와의 결합력이 불충분하여 마식손상이 다시 증가함을 보이고 있다. 결국, 본 발명에서는 구형의 세라믹 분말을 사용하되 입자크기가 0.5 - 1mm의 범위인 것을 사용하면 더욱 바람직함을 알 수 있다.

[실시예3]

접착제에 따른 내마식정도를 비교하기 위하여 입자크기가 500-710μm의 범위를 갖는 구형의 텅스텐 카바이드분말 약 20부피%와 접착제로서 에폭시 및 우레탄 수지와 각각 혼합하고, 혼합된 복합코팅재를 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층을 형성시킨 다음 마모시험을 실시한후, 부피감소로 환산된 마모량 결과를 하기표1에 나타내었다. 또한, 종래의 상업용 금속 반죽 제품을 이용하여 코팅층을 형성시킨 다음 실시예1과 동일한 마모시험을 행한 뒤 그 결과를 하기표1에 나타내었다.

상기표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 복합코팅재에 의해 형성된 코팅층의 경우종래의 상업용 금속 반죽을 사용한 코팅층에 비하여 7배이상, 그리고 우레탄을 접착제로 사용한 경우에 비해서는 약 2배 이상 우수한 내마식성을 보이고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 접착제와 세라믹으로 이루어진 복합코팅재에 있어 세라믹 분말의 형상과 입자크기를 제어하므로서, 종래의 복합코팅재보다도 내마식성이 우수한 복합코팅재가 제공되며, 이러한 복합코팅재를 사용하는 경우 부식 및 마모가 심한 환경하에서 사용되는 설비의 보수가 용이하며, 코팅된 설비의 내마모 특성이 향상되어 수명이 연장되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 구형의 세라믹 분말: 9-50부피% 및 에폭시 수지 접착제: 91-50 부피%로 이루어짐을 특징으로 하는 보수용 복합코팅재.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 분말의 입자크기가 0.5-1mm 임을 특징으로 하는 보수용 복합코팅재
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말이 실리콘 카바이드임을 특징으로 하는 보수용 복합코팅재
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말이 텅스텐 카바이드임을 특징으로 하는 보수용 복합코팅재