KR100215316B1 - 내열.내산화 피복재의 피복 처리방법 - Google Patents
내열.내산화 피복재의 피복 처리방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 금속, 내화벽돌등의 피처리물의 표면에 도포되어 인화처리됨으로써 상기 피처리물이 이용된 소각로, 보일러, 열교환기, 내연기관 브레이크의 단열재등의 내열, 내산화성, 내마모성의 향상등을 도모할 수 있는 내열,내산화 피복재의 피복 처리 방법에 관한 것으로서, 이산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화마그네슘등의 고융점 재료에 촉매등의 조제가 혼합됨으로써 고융점 재료와 피처리물 표면이 피처리물의 융점 이하의 온도에서 용융되어 피처리물의 표면에 세라믹스 화합물이 형성되고, 또한 피복재가 피처리물의 열팽창에 대응하고, 열에 의한 산화를 제어하는 작용을 하는 조제가 배합됨으로써 피처리물과의 융합성이 높아지고 피처리물의 내산화성을 높일 수 있으며, 소정 농도의 수용액의 규산 칼륨의 분말 재료가 혼합되어 피복재 원재료가 용액 형상이 되고, 이것이 피처리물의 표면에 도포되어 피처리물의 융점 이하의 온도에서 인화됨으로써 가공이 이루어지기 때문에 내화 벽돌, 카본 등의 악화와 열산화가 억제되어 금속의 표면에 박리, 깨어짐이 생기지 않는 내열피막이 실시되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 금속, 내화벽돌 등의 피처리물의 표면에 도포되어 소성처리됨으로써 상기 피처리물이 이용된 소각로, 보일러, 열교환기, 내연기관, 브레이크의 단열재등의 내열, 내산화성, 내마모성 향상등을 도모할 수 있는 내열,내산화 피복재의 피복처리 방법에 관한 것이다.
소각로, 보일러, 내연 기관, 열교환기, 브레이크의 단열재등에서의 고온에 쪼이는 부분의 내열성이 높아짐으로써 그것들의 가동율과 연료 소비율이 향상하고, 가스 배출이 환경 기준에 적합하게 된다. 이와같은 내열재로서 내화 벽돌, 내열 금속, 세라믹스, 카본등이 이용되며, 금속에 세라믹스가 소결된 내열 재료도 개발되고 있다.
그러나, 상기 내열 벽돌은 내열성은 우수하지만 열의 상하 변동에 의하여 표면과 맞춤새부분의 분말이 붕괴하는 문제점이 있었다. 또한 내열 금속이라고 해도 그 내열 온도는 1050℃가 한도이며, 온도가 800℃를 초과하면 산화가 시작되는 문제점이 있다. 이 때문에 내열 금속은 800℃ 초과 온도에서 사용할 수 없다. 따라서 금속 표면을 세라믹스로 피복시켜 내열성을 향상시키고 있다. 그러나, 상기 세라믹스 피복은 금속과 세라믹스와의 열팽창계수의 차이에 의해 세라믹스의 박리와 균열이 생긴다는 문제점이 있었다. 또한 세라믹스와 카본은 내열성은 우수하지만 세라믹스는 충격에 약하고 복잡한 형상의 제조가 곤란하다는 문제점이 있으며, 카본은 열산화에 의한 감량의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속, 내화 벽돌등의 표면을 피복하여 내열성, 내산화성을 향상시키는 내열,내산화성 피복재와 그 피복 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 채용하는 제1 발명은 적어도 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 무수규산, 카올리나이트, 흑연, 규산 칼륨을 포함하고 또 사삼산코발트 상당품, 붕산나트륨 상당품, 산화아연 상당품, 또는 산화마그네슘 상당품을 포함하는 수용액을 피처리물에 도포하고, 피처리물의 융점보다 낮은 온도에서 소성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내열,내산화 피복재의 피복 처리 방법이다.
또한 제2 발명은 적어도 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 무수규산, 카올리나이트, 흑연을 포함하고, 동시에 사삼산코발트 상당품, 붕산 나트륨 상당품, 산화아연 상당품 또는 산화 마그네슘 상당품을 포함하는 원재료를 피처리물에 대응하는 소정의 배합비율로 혼합시킨 분말과, 규산 칼륨을 피처리물에 대응하는 소정의 농도로 용융시킨 수용액을, 피처리물에 대응하는 소정의 배합비율로 혼합시킨 수용액을 피처리물의 표면에 도포하고, 상기 피처리물의 융점 이하의 온도로 소성하는 것을 특징으로 하는 내열,내산화 피복재의 피복 방법이다.
상기 사삼산 코발트 상당품은 사삼산 코발트, 산화 제1 코발트, 산화 제2 코발트, 라네이(Raney)코발트, 이산화망간과 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
또한, 상기 붕산 나트륨 상당품은 붕산 나트륨, 메타붕산염, 피로붕산염, 붕산염, 사붕산염, 삼산화붕소, 오붕산나트륨, 붕산암모늄 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
또한, 상기 산화아연 상당품은 수산화 아연, 탄산 아연, 삼이산화연, 규산연 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
또한, 상기 산화 마그네슘 상당품은 산화 마그네슘, 붕산 마그네슘, 황산 마그네슘, 불화마그네슘 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
상기 발명에 의하면, 이산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화마그네슘등의 고융점재료에 촉매적인 역할을 하는 조제가 배합됨으로써 고융점 재료가 피처리물의 융점 이하의 온도에서 용융될 수 있다. 규산 칼륨은 소정 농도의 수용액으로 분말재료가 혼합된다. 이것에 의해 피복재 원재료가 용액 형상이 되어 피처리물로의 도포가 용이해지고, 동시에 규산 칼륨은 분말 재료의 화합물 형성의 조제가 된다.
또한 피복재를 피처리물의 열팽창으로 대응시키는 작용 및 열에 의한 산화억제의 작용을 이루는 조제가 배합됨으로써 피처리물과의 용융성이 높아져 피처리물의 내산화성이 높아진다.
상기 발명에 있어서 열팽창율이 다른 피처리물과 피복재가 고온하 또는 온도의급변으로도 박리와 균열이 생기지 않는 것이 실증 테스트로 확인되고 있다. 이것은 다음과 같이 추측된다. 즉, 용융된 피복재의 계면에 의해 피처리물과 세라믹의 화합물이 생성될때, 무수한 바늘 형상의 세라믹스 기둥이 피처리물에 파고들어 결합되고 또 입자가 다른 무기 재료에 의해서 석탄 형상 또는 다공성 상태가 형성된다. 이들 현상에 의해 피처리물의 팽창이 흡수되어 팽창이 추구된다.
상기 구성으로 이루어진 내열,내산화 피복재가 피처리물에 피복될때는 용액 형상으로 된 피복재가 피처리물의 표면에 도포되고, 피처리물의 융점 이하의 온도로 소성함으로써 상기 피복이 시공될 수 있기 때문에 내화 벽돌, 카본등의 악화와 열산화가 억제되며, 금속의 표면에 박리, 균열이 생기지 않는 내열 피복이 실시된다.
본 발명은 앞서 기술된 구체적인 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 당 분야에서 통상의 기술을 가진 사람이 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않는 한 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
표 1 및 표 2는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 관계된 내열,내산화 피복재를 구성하는 재료의 배합비율을 나타내는 것으로 철재(SS) 및 이에 유사한 금속 표면에 내열 및 내산화 피복을 형성시키기 위한 실시예 구성이다.
또한 표 3 및 표 4는 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 관계된 내열,내산화 피복재를 구성하는 재료의 배합비율을 나타내는 것으로, 스텐레스재(SUS), 니켈 합금 및 이에 유사한 금속 표면에 내열 및 내산화 피복을 형성시키기 위한 실시예의 구성이다.
제 1∼제 4 실시예는 금속(피처리물)의 표면에 내열 피복을 실시하는 것으로, 피복재를 구성하는 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 카올리나이트, 산화마그네슘이 내열 피막을 형성하는 주재료가 된다. 이들 내열 재료는 금속의 융점을 크게 상회하고 있기 때문에 이 단열재료들을 금속의 융점 이하의 온도로 용융시키기 위하여 페로실리콘, 이산화티탄, 이산화망간, 코발트계 재료등이 촉매 및 조제로서 배합되어 있다. 또한 금속 표면에 내열피막이 형성된 후, 금속의 열팽창이 흡수되어 추구되기 때문에 재료 사이의 밸런스를 갖는 이산화규소, 흑연등의 조제가 배합되어 있다. 또한, 금속과 피막의 접착계면의 열에 의한 산화가 방지되기 때문에 붕산 화합물, 니켈계 화합물, 아연계 화합물이 배합되어 있다.
[표1]
Claims (3)
- 사삼산코발트, 산화 제1 코발트, 산화 제2 코발트, 라네이코발트, 이산화망간중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 코발트계 재료, 페로실리콘, 이산화티탄, 및 이산화망간 중 어느 하나 또는 이들의 조합, 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 무수규산, 카올리나이트, 흑연, 규산칼륨을 적어도 포함함과 동시에, 붕산 나트륨, 메탄붕산염, 피로붕산염, 붕산염, 사붕산염, 삼산화붕소, 오붕산나트륨, 붕산 암모늄 중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 붕산계 재료, 수산화 아연, 탄산 아연, 삼이산화연, 규산 아연중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 아연계 재료 또는 산화마그네슘, 붕산마그네슘, 황산마그네슘, 불화마그네슘중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 마그네슘계 재료를 포함하는 수용액을 피처리물에 도포하여, 피처리물의 융점보다 낮은 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 내열,내산화 피복재의 피복 처리방법.
- 사삼산코발트, 산화 제1 코발트, 산화 제2 코발트, 라네이코발트, 이산화망간중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 코발트계 재료, 페로실리콘, 이산화티탄, 및 이산화망간 중 어느 하나 또는 이들의 조합, 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 무수규산, 카올리나이트, 흑연, 규산칼륨을 적어도 포함함과 동시에, 붕산 나트륨, 메탄붕산염, 피로붕산염, 붕산염, 사붕산염, 삼산화붕소, 오붕산나트륨, 붕산 암모늄 중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 붕산계 재료, 수산화 아연, 탄산 아연, 삼이산화연, 규산 아연중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 아연계 재료 또는 산화마그네슘, 붕산마그네슘, 황산마그네슘, 불화마그네슘중1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 마그네슘계 재료를 포함하는 원재료를 피처리물에 대응하는 배합비율, 즉 산화알루미늄 20∼25%, 이산화지르코늄 3∼10%, 무수규산 10∼25%, 카올리나이트 5∼10%, 흑연 1%, 사삼산코발트, 산화 제1 코발트, 산화 제2 코발트, 라네이코발트, 이산화망간중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 코발트계 재료 3∼5%, 붕산나트륨, 메탄붕산염, 붕산염, 사붕산염, 삼산화붕소, 오붕산나트륨, 붕산암모늄 중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 붕산계 재료 2∼5%, 산화마그네슘, 붕산마그네슘, 황산마그네슘, 불화마그네슘 중 1 또는 2 이상의 요소로 이루어진 마그네슘계 재료 2%, 또한 페로실리콘 25∼30%, 이산화망간 5∼24%, 이산화티탄 5∼7%의 비율로 혼합시킨 분말과, 규산칼륨을 피처리물에 대응하여 25∼28 중보매액의 농도로 용융시킨 수용액을 피처리물에 대응하는 배합비율, 즉 30∼40% : 60∼70%의 비율로 혼합시킨 용액을 피처리물의 표면에 도포하고, 상기 피처리물의 융점 이하의 온도에서 소성하는 것을 특징으로 하는 내열 또는 산화방지 피복재의 피복처리방법.
- 내열재를 금속의 융점 이하의 온도에서 용융시키기 위한 촉매 및 조제, 금속에 내열피막이 형성된 후 금속의 열팽창을 흡수하기 위한 조제, 및 금속과 피막의 계면의 열산화를 방지하기 위한 화합물이 내열재에 첨가되고, 상기 첨가된 것이 규산칼륨 수용액에 혼합되며, 소성되는 것을 특징으로 하는 내열,내산화 피복재의 피복 처리방법.
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