KR100271996B1

KR100271996B1 - 내마모성 및 내식성 비정질 합금 주성분 금속성 피니쉬 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100271996B1
Application number: KR1019930008925A
Authority: KR
Inventors: 뒤보아 쟝-마리; 쁘렝두스 삘립; 우엥 쟝-삐에르; 로망 쟝-마리
Original assignee: 네이르삑
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1993-05-22
Publication date: 2000-12-01
Also published as: NO931800D0; DE69301965D1; JPH0688175A; KR930023483A; FI932289A0; ES2085132T3; US5421919A; FR2691477A1; EP0576366B1; DK0576366T3; FI932289A; CN1049457C; BR9301937A; NO931800L; ZA933517B; FI100891B; US5376191A; FR2691478B1; AU664265B2; FR2691478A1

Abstract

본원의 피니쉬는 본질적으로 하기 일반식 (I)을 갖는 금속합금으로 구성된다.

T_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(I)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100 원자 % ;

T는 Ni, Co, Ni-Co, 또는 Ni 및 Co중 적어도 하나와 Fe의 컴비네이션(3<Fe<82, 3<a<85 원자 %) ;

M은 Mn, Cu, V, Ti, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Nb, Rh로 구성된 그룹으로부터 선택된 1 개 이상의 원소(0<e<12 원자 %) ;

M'는 Y를 포함하는 1개 이상의 희토류(0<f<4 원자 %);

X는 C, P, Ge 및 Si 로 구성되는 그룹으로 1 개 이상의 메탈로이드( 0<g<17 원자 % ) ;

I 는 불가피한 불순물(h<1 원자 %) ; 및

5 ≤ b ≤ 25, 5 ≤ c ≤ 15, 및 5 ≤ d < 18 임.

열 분사에 의해 기재에 데포지트된, 이들 합금으로부터 얻은 분말은 고연성 및 우수한 내식성 외에 증가된 경도를 갖는 피니쉬를 제공한다. 상기 피니쉬는 유압장치를 포함한 적용에 적합하다.

Description

내마모성 및 내식성 비정질 합금 주성분 금속성 피니쉬 및 그 제조방법

제1도 내지 제7도는 X선 회절 곡선으로, 가로축은 각도 2θ 값이고, 세로욱은 강도 I 값을 나타낸다.

제8도는 등온 어닐링(annealing) 곡선으로, 가로축은 시간(hours), 세로축은 온도(℃)를 나타낸다.

제9도는 비등온 어닐링 곡선으로, 가로축은 가열속도(℃/min), 세로축은 결정화 시작온도(t)를 나타낸다.

본 발명은 내마모성 및 내식성이 있는 비정질 합금 주성분의 금속성 피니쉬 및 그 제조방법, 그리고 특히 유압장치에 있어서 본 피니쉬(finish) 를 사용하여 내마모면을 제공하는 적합한 응용방법에 관한다.

하기 설명에서는 주로 금속 기재에 대한 본 금속성 피니쉬의 적용에 관하여 설명할 것이다. 그러나 나무, 종이, 합성 기재등과 같은 비금속 기재에 본 금속성 피니쉬를 적용하는 것도 본원의 범위안에 든다.

마모성 침식, 침식성 환경의 영향으로 인한 긁힘 및 마찰 그리고 공동화(cavitation)로 인한 마멸과 관련된 문제들을 해결하고자 수많은 분야에서 해결 방안을 구하고 있다. 이러한 특정 문제점들은 특히 터빈과 같은 유압 장치에서 심각하다.

현재 사용하는 재료들은 일반적으로 단단하지만 깨지기 쉬우므로, 사용자들은 다음과 같은 개선된 특성이 결합된 재료를 찾고 있다 ; (1) 부식, 마찰 및 긁힘의 해로운 영향에 대해 내성을 갖게할 정도로 증가된 경도 ; (2) 충격 및 작은 변형에 내성을 갖게할 정도로 높은 연성 ; 및 (3) 균일하게 큰 내식성을 보증하는 균질구조.

스텔라이트, 세라믹, 기계적 특성이 뛰어난 강철과 같이 현재 사용되는 재료들은 상기 특성들을 모두 갖추고 있지는 않다. 특히 내식성이 뛰어난 재료들은 기계적 특성이 떨어진다.

이러한 모순되는 특성들을 만족스럽게 절충하고 있는 재료에 대하여 지금까지 사용해온 해결 방안중 하나는 급속 냉각기법에 의해 제조된 비정질 구조의 금속 합금이다.

여태까지 사용되어온 비정질 합금은 본질적으로 캐스팅 방법에 의해 제조된 가느다란 스트립 또는 전기화학적 방법에 의해 제조된 매우 얇은 데포지트의 형태를 하고 있다.

아크-블로운 플라즈마 방법(arc-blown plasma method)과 같은 열 분사방법(thermal projection methods)으로는 아직 수 m²에 달하는 넓은 표면에 데포지트된 두꺼운(예, > 0.5 mm) 분말 형태이면서 완전히 비정질인 합금(X 선회절 수준에서) 을 얻을 수 없다.

공지된 다양한 비정질 합금중에서 기계적 특성이 가장 뛰어난 것은 철-주성분 금속/메탈로이드 합금(Fe-B 또는 Fe-Cr-P-B 합금)이다. 그러나, 이들 합금중 어느것도 기계 저항증가, 내식성 및 고 연성의 모순적인 요구사항을 만족시키지는 못했다.

본 원의 목적은 증가된 기계적 특성, 특정 연성, 증가된 결정화 온도, 피니쉬의 구조 및 연성에 뚜렷한 변화를 주지 않으면서 열 처리에 의해 제거될 수 있는 잔류 제조응력량이 크며, 할로겐에 대한 노출을 포함하는 뛰어난 내식성을 겸하고 있는 비정질 금속성 피니쉬를 제공하는 것이다. 본 피니쉬는 약 10⁵K/s 의 냉각 속도에서 형성되는 합금으로부터 얻을수 있고, 큰 표면에서 0.03-1.5 mm 두께의 피니쉬로 제조가능하다.

본원에 따른 비정질 피니쉬는 특정 구성원소를 기본 구성원소와 다양한 비율로 결합시킴으로써, 특히 B및 Zr을 Fe-Ni 및/또는 Co매트릭스와 결합시킴으로써 얻을 수 있다.

또한, 고 융점의 금속간 화합물이 없이 메탈로이드 농도를 낮게하여 만족스러운 연성을 얻을수 있다. 지르코늄을 사용하면 더 높은 결정화 온도를 얻을수 있다. 끝으로, Cr 및 Zr을 적당하게 첨가함으로써 내 부식성을 얻는다.

본원의 비정질 금속성 피니쉬는 내마모성 및 내식성이 있고, 본질적으로 하기 일반식(I)을 갖는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

T_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(I)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100 원자 %,

T는 Ni, Co, Ni-Co, 또는 Ni 및 Co중 적어도 하나와 Fe의 컴비네이션 (3<Fe<82 및 3<a<85 원자 %),

M 은 Mn, Cu, V, Ti, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Nb 및 Rh 로 구성되는 그룹의 1 개 이상의 원소(0<e<12 원자 %),

M'는 Y를 포함한 1개 이상의 희토류(0<f<4 원자%),

X는 C, P, Ge 및 Si 로 구성되는 그룹의 1 개 이상의 메탈로이드( 0<g<17 원자 %),

I 는 불가피한 불순물( h<1 원자 % ),

또한, 5 ≤ b ≤ 25

5 ≤ c ≤ 15, 및

5 ≤ d < 18 임.

이들 합금의 분말은 미립화에 의해 얻어지며, 상기 입자들은 100 μm이하의 입도에 대해서 X 선 회절에 의해 측정된바 완전한 비정질 구조를 가지고 있다.

열 분사에 의한 분말 데포지트는 데포지트의 특성 및 피니쉬의 구조 모두에 대한 재현성을 가진다.

본원의 금속성 비정질 피니쉬는 내마모성 및 내식성이 있으며, 선행기술의 합금과 비교해 많은 장점을 갖고 있다. 첫째로, 본 합금은 원자크기가 성분 원소 T보다 작은 원소인 붕소와 구성원소 T보다 큰 Zr이 공존함으로 인해 쉽게 비정질 구조를 형성한다.

희토류 및/또는 메탈로이드류와 같은 다른 원소의 도입은 비정질 구조를 형성하려는 합금의 경향을 촉진시킨다.

또한 본 합금의 결정화 온도는 Fe-B, Fe-B-C, 및 Fe-B-Si의 합금과 같은 선행기술의 합금에 비해 상당히 증가한다. 이러한 효과는 지르코늄이 존재함으로써 얻을수 있고, Mo, Ti, V, Nb, Rh등과 같은 내화 원소, 또는 메탈로이드를 첨가함으로써 더 강화될 수 있다.

크롬 및 지르코늄의 결합은 뛰어난 내식성을 제공하며, 이는 Rh, Nb, Ti, 희토류 및 P을 첨가함으로써 더욱 강화될수 있다.

끝으로, 본원의 금속 유리(metallic glass)는 용인될 정도로 낮은 메탈로이드농도 범위, 즉 b + g ≤24 (%)에서 본질적으로 연성을 가진다. 그러므로 본 합금은 다른 합금의 경우 일반적으로 결정화 온도에서 열 처리가 행해진후 수반되는 취화(embrittlement) 가 일어나지 않아 만족스럽다.

상기한 일반식(I) 에서, T구성원소를 변화시켜 본원의 전술한 기준을 만족하는 다양한 합금군을 제공할수 있다.

만일 T 가 니켈이면, 다음의 일반 합금군 (II)이 제공될수 있다 :

Ni_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(II)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100 원자 %,

M, M', X 및 I 는 상기식(I) 에 대해 언급한 바와 같으며 그 성분비도 상기한 바와 같음.

본원에 의한 또다른 일반 합금군(III)은 합금군(II)에서 니켈 원자 일부가 철 원자로 치환된, 즉, 하기 식의 합금으로 구성된다 :

Ni_aFe_a'Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(III)

식중, 0 < a+a'≤ 85 (%) 이고, 다른 모든 기호는 상기한 바와같음.

상기 합금군(II)의 니켈 원자 일부분을 코발트 원자로 치환하면, 하기 일반식(IV)의 합금을 제공한다 :

Ni_aCo_a"Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(IV)

식중, 0 < a+a" ≤ 85 (%),

다른 기호는 식(I)과 같음.

하기 일반식(V)의 최종 합금군은 니켈 원자 일부분이 철 및 코발트 원자로 치환된 것으로 다음과 같이 쓸수있다 :

Ni_aFe_a'Co_a"Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(V)

식중, 0 < a + a'+ a" ≤ 85 (%) 임,

다음의 실시예에서 본 발명의 특성 및 장점을 포함한 다양한 양상을 제시한다.

[실시예 1]

[(II)군 합금의 제조]

(II)군의 일반식에 해당하는 합금을 개별 구성요소로부터 액상에서 제조하였다. 상업용 순도의 원소들을 헬륨 대기하에 놓인 냉각-선반 오븐 (cold-shelf oven)에서 액상에서 합금하였다. 상기 합금을 250 mm 직경 및 35 m/s 의 접선 속도를 가진 코퍼 휠(copper wheel)로 구성된 밴드-주물기(band-casting machine)의 유도자(inducer)에 주입하였다. 상기 필을 포함한 봉입물은(enclosure) 헬륨 대기하에 놓여 있었다. 도가니는 석영으로 이루어졌으며, 직경이 0.8 mm 인 개구를 가졌다. 상기 액체 금속의 주입 압력은 0.5 bar이었다. 액체금속의 온도는 금속의 겉표면에서 광 고온계로 측정하였다.

화학 원소들의 농도는 다음과 같았다 (원자 %로 표시).

50 ≤ Ni ≤ 75 0 ≤ Mo ≤ 5

5 ≤ Cr ≤ 25 0 ≤ Hf ≤ 5

5 ≤ Zr ≤ 15 O ≤ Si ≤ 5

5 ≤ B ≤ 15 O ≤ La ≤ 4

좀더 정확한 화학 분석에 의하면 : Ni₅₈; Cr₂₀; Zr₁₀; B₁₀; Mo₂. 본 합금은 광 고온도계로 측정한 결과 1127℃의 용융 온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 480 이었다.

[실시예 2]

[(III)군 합금의 제조]

(III) 군의 일반식에 해당하는 합금을 실시예 1 의 상기 합금 제조에 사용한 것과 동일한 방법에 의해 밴드로 제조하였다.

화학 원소들의 농도는 다음과 같았다 (원자 %로 표시)

10 ≤ Fe ≤ 75 5 ≤ Zr ≤ 15 0 ≤ Hf ≤ 4

10 ≤ Ni ≤ 60 5 ≤ B ≤ 15 0 ≤ Nb ≤ 4

5 ≤ Cr ≤ 15 0 ≤ Mo ≤ 12 0 ≤ La ≤ 4

0 ≤ Ti ≤ 10

좀더 정확한 화학 분석에 의하면 : Fe₅₁; Ni₁₈; Cr₈; Zr₁₀; B₁₂; Mo_0.3; Si_0.5; Hf_0.2.

본 합금은 광 고온계로 측정한 결과, 1100℃의 용융온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 585 이었다.

또다른 합금의 화학 분석 결과는 : Fe₆₅; Ni₁₀; Cr₅; Zr₈; B₁₀; Ti₂. 본 합금은 광 고온계로 측정한 결과 1080℃의 용융온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 870 이었다.

[실시예 3]

[(IV)군 합금의 제조]

(IV) 군의 일반식에 해당하는 합금을 상기 실시예들의 합금 제조에 사용한 것과 동일한 방법에 의해 밴드로 제조하였다.

화학 원소들의 농도는 다음과 같았다 (원자 %로 표시)

50 ≤ Co ≤82 5 ≤ B ≤15 5 ≤ Zr ≤ 15

3 ≤ Ni ≤ 35 0 ≤ Mo ≤ 12

5 ≤ Cr ≤ 15 0 ≤ La ≤ 4

합금의 화학 분석에 의하면 : Co₆₅; Ni₁₀; Cr₅: Zr₁₂; B₈.

본 합금은 광 고온계로 측정한 결과, 1020℃의 용융온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 550 이었다.

[실시예 4]

[(V) 군 합금의 제조]

(V)군의 일반식에 해당하는 합금을 상기 실시예들의 합금 제조에 사용한 것과 동일한 방법에 의해 밴드로 제조하였다.

화학 원소들의 농도는 다음과 같았다 (원자 %로 표시):

10 ≤ Fe ≤ 65 5 ≤ Cr ≤ 15

10 ≤ Co ≤ 65 5 ≤ B ≤ 15 5 ≤ Zr ≤ 15

10 ≤ Ni ≤ 65 1 ≤ C ≤ 5 0 ≤ Si ≤ 5 1 ≤ P ≤ 9

합금의 화학 분석에 의하면 : Fe₃₆; Co₁₄: Ni₁₇; Cr₁₃; Zr₇; B₇; C₃; Si_0.3; P_2.7.

본 합금은 광 고온계로 측정한 결과, 1065℃의 용융온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 685 이었다.

[실시예 5]

[(V) 군 합금의 제조]

화학 원소들의 농도는 다음과 같았다 (원자 %로 표시):

10 ≤ Fe ≤ 50 5 ≤ Cr ≤ 15 1 ≤ P ≤9

10 ≤ Co ≤ 5O 5 ≤ B ≤ 15 5 ≤ Zr ≤ 15

10 ≤ Ni ≤ 50 0 ≤ C ≤ 5 0 ≤ Si ≤ 17

좀더 정확한 화학 분석에 의하면 : Fe₁₆; Co₁₆; Ni₂₀; Cr₁₀; Zr₁₀; B₁₄; Si₁₄.

본 합금은 광 고온계로 측정한 결과, 1080℃의 용융온도( Tf_o)를 가지며, 경도 Hv₃₀은 1430 이었다.

다음의 실시예들은 상기 실시예들의 밴드 및 화학 분말에 대해 얻은 결과를 요약한 것이다.

[실시예 6]

상기 조성물에 해당하는 밴드들은 높은 결정화 온도 T_x1에서 알수있듯이 매우 뛰어난 열 안정성을 가졌다.

예를들면 :

실시예 2-T_x1= 545℃

실시예 3-T_x1= 570℃

실시예 4-T_x1= 560℃

가열속도 20°K/min 에 대해서임.

또한, 예를들어 조성물 : Fe₂₀; Co₂₀; Ni₂₈; Cr₁₂; Zr₁₀; B₁₀을 400℃에서 3시간 동안 열 처리한후, X선 회절로 관찰한 결과 초기 비정질 구조에 아무런 변화도 생기지 않았다.

[실시예 7]

[밴드 형태로 제조된 합금의 내식성]

상기 합금의 내식성을 특징짓기 위해, 다음 변수들을 측정하였다 :

(1) 정적 및 동적 용해 퍼텐셜 ;

(2) 동전위 모드 및/또는 동전류 모드에서 부식 퍼텐셜에 관한 분극화에 대한 저항 ;

(3) 부식 전류의 강도

이상의 3가지 변수는 다음 조건에서 결정되었다: H₂S0₄, 0.1 N ; NaOH, 0.1 N ; 및 NaCl 3 %수용액.

예를들어 합금 : Fe₆₀; Ni₁₀; Cr₁₀; Zr₈; B₁₂에 대한 결과는 다음과 같다 :

[실시예 8]

(II)군에서 (V)군까지의 일반적인 합금을 알루미늄 -지르코늄 도가니를 갖고 있는 원자화탑(atomization tower)에서 헬륨-아르곤 기체 혼합물을 사용하여 미립화하였다. 입도가 20 μ 및 150 μm 사이인 분말을 얻었다. 입도가 100 μm보다 작은 입자에 대해, X선 회절(Cu-Kα 라인)으로 구조를 검토한 결과 완전한 비정질 구조를 나타내었다.

예를들어 성분의 중량 %가 : Fe_20.5; Ni_28.2; Co_20.9; Zr_16.2; Cr_11.4; B_2.4인 조성물의 X선 회절 피크는 35°≤ 2θ ≤ 55°의 범위에 나타났다.

예를들어, 제1도에 제시된 곡선은 4분의 레지스트레이션 속도에 대한 것이다.

제2도의 곡선은 중량 % 가 : Fe_54.2; Ni_17.4; Zr_17.2; Cr_11.6; B_2.27인 조성물에 대한 X선 회절로 동일한 레지스트레이션을 나타낸다.

[실시예 9]

(II)군에서 (V) 군까지의 합금 분말을 건축용 강, 스테인레스 강 및 구리 주성분 합금과 같은 다양한 금속 기재에, 조절된 공기 및 온도조건하에서 아크-블로운 플라즈마와 같은 열 분사 방법으로 데포지트시켰다.

분말의 입도는 30 μm 및 100 μm 사이였다. 연마된 기재에 데포지트된 두께는 0.03 mm 에서 1.5 mm 사이였고, 피복면 표면의 크기는 수 m²이었다.

실시예 8과 동일한 조건에서 상기 데포지트의 X선 회절 형태는 제3도 (두께 0.1 mm), 제4도(두께 0.2 mm), 제5도(두께 0.3 mm), 제6도(두께 0.4mm) 및 제7도(두께 0.5 mm)의 곡선으로 나타나있으며, 표면과 두께에서 완전한 비정질 구조를 나타낸다.

상기 분말 데포지트는 예를들면 FR-A 83 07 135에 기술된 조건하에서 저온 냉각 단계(cryogenic cooling step)가 후속될 수도 있다.

[실시예 10]

실시예 9의 조건하에서 데포지트를 제조하였다. 그러나, 본원의 방법의 한 실시예에 따라, 융해중에 분말을 분사할때 일어날수 있는 산화를 막기위해 조절된 공기하에서 작업하는 대신, 융해될 입자와 단일 경로는 입자를 수송하는 플라즈마 젯과 동심이면서(concentric) 크기가 단지 아주 약간 더 클뿐인 환형 질소 젯으로 보호시켰다. 상기 데포지트를 질소의 부분 보호하에서 대기에 노출시켰다.

매우 두꺼운 시편에 대해서는, 시편의 열량이 작아서 충분히 냉각되므로, 데포지트는 비정질 구조를 갖게된다. 그러므로 이 경우는 상기한 저온 냉각 단계가 불필요하다.

[실시예 11]

[분말 및 데포지트의 열 안정성 연구]

(I)군에서 (V)군까지의 합금군의 화학 분석에 상응하는 데포지트의 등온 및 비등온 어닐링은 비정질 합금의 뛰어난 열 안정성을 보여 주었다. 제8도의 곡선은 원자%로 조성이 Fe₂₀; Ni₂₈; Co₂₀; Cr₁₂; Zr₁₀; B₁₀인 조성물에 해당한다.

다음표는 원자 % 및 중량 %농도의 상관 관계를 나타낸다 :

등온 어닐링은 주어진 시간 및 온도에 대해 비정질 (A) 및 결정화(C) 구조의 안정성 범위를 정의한다.

제9도의 곡선은 가열속도에 대한 결정화 시작온도를 정의하는 비등온 어닐링에 대한 결과를 설명한다.

상기 결과들은 비정질 피니쉬가 매우 높은 온도에까지 뛰어난 열안정성을 가지고 있음을 보여주며, 이것은 본 발명의 매우 중요한 장점이다.

[실시예 12]

본원에 따라 제조된 데포지트의 우수한 기계적 특성을 데포지트의 경도 및 연성과 관련하여 측정하였다.

예를들어, 원자 %로 조성이 Fe₂₀; Ni₂₈; Co₂₀; Cr₁₂; Zr₁₀; B₁₀인 조성물에 대하여 “퍼펙트 디스크”테스트를 실시하여, 재료와 다이아몬드 또는 알루미늄 인덴터 사이의 평균 마찰계수를 측정하였다. 데포지트가 400℃ 에서 3 시간동안 어닐링 되었을때 건조 마찰계수는 0.11이었다. 데포지트내 인덴터의 흔적을 관찰한 결과, 균열이 있는 경우, 그들은 연성 재료와 관련된 형태였다.

동일한 조성의, 그러나 결정 구조를 가진 데포지트는 약 5 % 큰 평균 마찰 계수를 가졌다. 또한, 인덴터의 흔적을 관찰하는 중에, 균열은 취성 재료와 관련된 형태라는 것이 판명되었다.

이상의 관찰 결과는 재료의 파열한계 범위내의 압력을 가하는 표준 스코링 테스트에 의해 아무런 균열도 발견되지 않음으로써 확인되었다.

[실시예 13]

본원의 열 분사방법에 의해 제조된 약 0.5 mm두께의 데포지트는 미가공상태에서 상 처리(image treatment)에 의해 측정한 결과 8 % 범위의 공극도를 가진다.

16 에서 18 까지의 고정 과립화 강도(the Metal Improvement Company 의 Halmen) 및 600 %의 회수율(Metal Improvement method)에 대해 직경이 1 mm 및 1.6 mm사이인 카본 강 또는 스테인레스 강구로 데포지트를 과립화함으로써 상기 공극도를 거의 0으로까지 줄일수 있었다.

상기 결과는 전기화학적 방법에 의한 데포지트의 투과성 테스트로 확인하였는데, 상기한 바와같이 심한 부식조건에서 데포지트에 대한 기재로는 비부식성 카본 강을 사용하였다. 데포지트는 전해질에 대해 불침투성이었다.

[실시예 14]

상기 데포지트를 석영과 같은 고체물질의 미세입자를 포함한 수성 환경에서 가동되는 유압 기계장치에서 발생하는 것과 동일한 마모성 침식으로 인한 마모조건하에서 테스트하였다.

다음 조건하에서 여러 재료들을 비교 테스트하였다 :

(1) 접선 흐름 및 액체/시편 입사각 < 45°

(2) 유속 ≥ 48 m/s ; 및

(3) 결정입도 200 μm 인 석영의 농도 20 g/l

데포지트에 대해 주위 온도에서 측정한 부식 특성은 Cr₂0₃와 같은 세라믹의 부식 특성과 동일하고, 내마모성 상업용강 뿐만아니라 스텔라이트형 금속합금, 복식 또는 마르텐사이틱-페라이틱형(martensitic-ferritic-type) 스테인레이스 강에 비해서는 현저하게 떨어졌다.

0°내지 90°까지의 입사각도 범위에 대해 건조 마모 부식테스트를 실시한 결과 본원의 비정질 합금이 세라믹 및 기타 금속합금에 비해 더 우수한 성질을 가진다는 것을 알 수 있었다.

상기 구조를 X 선 회절로 관찰한 결과 테스트후에도 초기 구조와 비숫한 비정질 구조를 유지하였다.

최종적으로, 상기 데포지트를 나무, 종이 및 합성기재와 같은 비금속 기재에 적용할 경우에도 우수한 결과를 얻을수 있다.

Claims

내마모성 및 내식성이 있으며, 하기 일반식 (I)의 금속 합금으로 구성되는 것을 특징으로하는 비정질 금속성 피니쉬 :

T_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(I)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100원자 % : T는 Ni, Co, Ni-Co, 또는 Ni 및 Co중 적어도 하나와 Fe 의 컴비네이션(3<Fe<82 원자 % ) ; M은 Mn, Cu, V, Ti, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Nb, Rh로 구성된 그룹으로부터 선택된 1 개 이상의 원소(0<e<12 원자 % ) ; M'는 Y를 포함하는 1 개 이상의 희토류(0<f<4 원자 %); X는 C, P, Ge 및 Si 로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1 개 이상의 메탈로이드(0<g<17 원자 %) ; I 는 불가피한 불순물(h<1 원자 %) ; 및

5 ≤ b ≤ 25

5 ≤ c ≤ l5

5 ≤ d < 18 임.
제1항에 있어서, 하기 일반식 (II)을 갖는 금속 합금으로 구성된 비정질 금속성 피니쉬 :

Ni_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(II)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100 원자 % ; 및 M, M', X, I 는 식 (I)에서와 같은 원소이며, 성분비도 상기한 바와 동일함.
제1항에 있어서, 하기 일반식 (III)을 갖는 금속합금으로 구성된 비정질 금속성 피니쉬 :

Ni_aFe_a'Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(III)

식 중, 0 < a+a' ≤ 85원자 % 및 그외 모든 기호는 식 (I)에서와 동일함.
제1항에 있어서, 하기 일반식 (IV)를 갖는 금속합금으로 구성된 비정질 금속성 피니쉬 :

Ni_aCo_a"Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(IV)

식중, 0 < a+a" ≤ 85 원자 % 및 그외 모든 기호는 식 (I)과 동일함.
제1항에 있어서, 하기 일반식 (V)를 갖는 금속합금으로 구성된 비정질 금속성 피니쉬 :

Ni_aFe_a'Co_a"Cr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(V)

식중, 0 < a + a'+ a" ≤ 85 원자% 및 그외 모든 기호는 식 (I)에서와 동일함.
하기 일반식 (I)으로 구성된, 비정질 구조의 금속 합금을 미분화하여 입도 20 μm 내지 150 μm사이의 금속 합금 분말을 제공하는 단계 ;

T_aCr_bZr_cB_dM_eM'_fX_gI_h(I)

식중, a+b+c+d+e+f+g+h = 100원자 % ; T는 Ni, Co, Ni-Co, 또는 Ni 및 Co중 적어도 하나와 Fe의 컴비네이션 (3<Fe<82 원자 %) ; M은 Mn, Cu, V, Ti, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Nb, Rh로 구성된 그룹으로부터 선택된 1 개 이상의 원소(0<e<12 원자 %) ; M'는 Y를 포함하는 1개 이상의 희토류(0<f<4 원자 %) ; X는 C, P, Ge 및 Si 로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1 개 이상의 메탈로이드(0<g<17 원자 %) ; I 는 불가피한 불순물(h<1 원자 %) ; 및

5 ≤ b ≤ 25

5 ≤ c ≤ 15

5 ≤ d < 18 임.

기재를 제공하는 단계; 및 상기 합금 분말을 상기 기재에 데포지트시킴으로써 내마모성 및 내부식성을 갖는 피니쉬를 형성하는 단계 ; 를 포함하는, 기재 상에 금속 피니쉬를 형성하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 분말을 0.03 mm 내지 1.5 mm 사이의 두께로 열 분사에 의해 기재에 데포지트시키는 방법.
제7항에 있어서, 상기 분말을, 조절된 공기 및 온도 조건하에서, 아 크-블로운 플라즈마 방법에 의해 데포지트시키는 방법.
제7항에 있어서, 상기 분말이 아크-블로운 플라즈마 방법에 의해 데포지트되고, 용융된 입자의 경로는 입자를 수송하는 플라즈마젯(plagma jet)과 동심(concentric)이면서 크기가 단지 이주 약간 더 클 뿐인 환형 질소젯에 의해 산화로부터 보호되는 방법.
제7항에 있어서, 상기 분말 데포지션에 저온 냉각 단계가 후속되는 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 분말 재료가 열분사로 상기 기재에 데포지트되고, 압분(壓粉)단계가 후속되는 방법.
제7항에 있어서, 상기 분말이 0.03 mm 내지 1.5 mm사이의 두께로 비금속성 기재에 열 분사에 의해 데포지트되고, 저온 냉각 단계(cryogenic cooling step)가 후속되는 방법.
제6항에 있어서, 상기 분말을 1 m²보다 큰 표면에 데포지트시키는 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 분말을 0.3 mm이상의 두께로 열 분사에 의해 기재에 데포지트시키는 방법.
제12항에 있어서, 상기 분말이 0.3 mm이상의 두께로 열 분사에 의해 기재에 데포지트되는 방법.