KR100316565B1 - 용사용 복합 분말 제조 및 플라즈마 용사조건의 최적화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐처리된 탄화규소(SiC)를 용사에 적합한 입자크기와 입도분말을 갖게 분쇄하고 이를 금속성 결합제와 혼합하여 용사용 분말을 제조한 후 플라즈마 용사법에 의해 경량성의 내마모용 부품에 코팅시키도록 한 것이다.

이러한 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 0∼50wt%까지 변화시켜 Al 또는 NiCrAl 금속분말과 혼합한 후, 금속-SiC로 구성된 용사용 복합분말을 제조하고 플라즈마 용사법으로 고품위 내마모 부품을 제조하기 위한 최적의 용사조건을 확립하여 내마모 부품에 코팅함으로써 이루어진다.

Description

용사용 복합 분말 제조 및 플라즈마 용사조건의 최적화 방법{.}

본 발명은 페처리된 탄화규소(SiC)를 용사에 적합한 입자크기와 입도분말을갖게 분쇄하고 이를 금속성 결합제와 혼합하여 용사용 분말을 제조한 후 플라즈마용사법에 의해 경량성의 내마모용 부품에 코팅시키도록 한 것이다.

현대 산업제품은 자원절약 및 에너지절약의 측면에서 소형화, 경량화, 고기능화가 요구되고 있어 제품의 사용조건이 점점 가혹해 지고 있으며 이러한 기계부품들 중의 대부분은 내마모 특성을 요구하며 부품 하나하나의 수명이 전체의 수명과 신뢰성을 좌우한다.

이러한 기계부품의 내마모특성을 향상시켜 고품위 내마모 기계부품을 제조 할 수 있는 방법 중에 하나가 플라즈마 용사법 이용한 코팅방법으로 내마모용 부품을 제조하는 것이다.

플라즈마 용사법은 일반적인 열원으로 얻을 수 없는 고 융점의 재료를 15000℃ 이상의 플라즈마 화염을 이용하여 용융시키고 음속 이상의 속도로 가속시켜 값싼 금속 모재 위에 고품위 피막을 형성시킴으로써 재료의 표면성질을 지배하는 내마모성, 내산화성, 내부식성 등을 개선할 수 있는 표면 처리기법이다.

현재 플라즈마에 의한 표면처리는 항공우주산업, 방직산업, 인쇄산업, 전자산업, 자동차산업, 선박산업 그리고 의료산업에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있다.

플라즈마 용사품의 특성은 원료분말의 입도와 입도분포 그리고 플라즈마 용사 조건(플라즈마가스종류, 용사거리, 이송속도, gun power, 분말이송량) 등에 크게 영향을 받으므로 용사조건을 최적화 하는 것이 대단히 중요하다.

탄화규소(SiC)는 발열체 및 연삭·연마용재료로 사용 후 폐기 처리되기 때문에 지구 환경오염의 문제를 야기하며 환경오염의 문제를 줄이기 위해 재활용할 수 있는 방법이 모색되어야 한다.

우수한 경도 특성 및 내마모 특성의 장점을 갖고 있는 탄화규소(SiC)를 재활용할 수 있는 방법중에 하나가 용사용 분말을 제조하여 플라즈마 용사법으로 내마모용 부품을 제조하는 것이다.

그러나 이러한 우수한 경도 특성 및 내마모 특성의 장점을 갖고 있음에도 불구하고 현재까지 탄화규소(SiC) 용사용 분말은 제조하여 판매되고 있지 않다.

이러한 이유는 탄화규소가 융해열이 높고 밀도가 낮으며 상압 하에서는 용융되지 않고 승화하는 특성이 있기 때문에 탄화규소(SiC) 단독으로는 용사가 불가능하기 때문이다.

본 발명은 폐처리된 탄화규소(SiC)를 용사에 적합한 입자크기와 입도분포를갖도록 분쇄하고 금속성 결합제(Al합금, NiCrAl 합금)와 혼합하여 낮은 충돌에너지를 높이고 젖음성을 좋게하여 용사용 분말을 제조하고 용사용 분말로써 사용가능성을 검토하여 플라즈마 용사법에 의한 경량성의 내마모용 부품에 적용 활용함으로써 자원의 재활용에 기여하고자 하는 것이다.

이러한 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 0∼50wt%까지 변화시켜 Al 또는 NiCrAl 금속분말과 혼합한 후, 금속-SiC로 구성된 용사용 복합분말을 제조하고 플라즈마 용사법으로 고품위 내마모 부품을 제조하기 위한 최적의 용사조건을 확립하여 내마모 부품에 코팅함으로써 이루어진다.

도 1 은 본 발명의 20wt% SiC-Al 복합분말 사진도

도 2 는 본 발명의 2Owt% SiC-NiCrAl 복합분말 사진도

도 3 은 본 발명의 20wt% SiC-Al의 용사층 사진도

도 4 는 본 발명의 50wt% SiC-NiCrAl의 용사층 사진도

도 5 는 본 발명의 SiC-Al 용사층 경도 변화그래프

도 6 은 본 발명의 SiC-NiCrAl 용사층 경도 변화그래프

본 발명은 폐탄화규소(SiC)를 재활용할 수 있도록 하는 것으로 탄화규소(SiC)와 같이 융해열이 높고 밀도가 낮은, 상압하에서는 용융 되지 않는 재료인 경우에는 용융이 가능한 금속기와 복합 화하여 복합재료로 만드는 것이 필요하다.

본 발명은 탄화규소(SiC)를 금속기인 Al합금, NiCrAl 합금에 혼합하여 용사용 복합분말을 제조하고 최적의 플라즈마 용사조건을 구명하고 탄화규소(SiC)를 재활용할 수 있는 기초를 마련함으로써 자원의 재활용에 기여하고자 한다.

플라즈마 용사에 사용되는 용사분말은 균일한 미세구조롤 갖는 코팅층을 얻기 위하여 분말의 송급속도가 일정하여야 하므로 분말의 유동성이 양호하여야 한다.

분말의 유동성은 입형이 구형일수록 입자크기가 클수록 향상된다.

따라서 시판되고 있는 용사분말의 입자크기는 분말의 유동성을 향상시키기 위하여 구형의 입형과 큰 입자크기를 갖는다.

용사용 금속분말의 입도분포는 일반적으로 40∼100㎛의 입도분포를 갖고 용사용 ceramic 분말은 일반적으로 20∼60㎛의 입도분포를 갖으며 용사분말 제조회사에 따라 다양한 입도분포를 갖는 분말이 판매되고 있다.

이와 같이 입도분포를 달리하는 이유는 금속재료와 ceramic 재료의 물리적 성질(융점, 융해열, 열전도도 등)이 크게 다르기 때문이다.

본 발명은 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 O-50Wt%까지 변화시켜 Al 금속분말과 혼합하여 복합분말(SiC-Al)을 제조하고 별표1 기재의 플라즈마 용사조건에 따라 내마모 부품에 코팅시킴으로써 이루어진다.

별표 1

또한 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 0-50wt% 까지 변화시켜 NiCrAl 금속분말과 혼합하여 복합분말(SiC-NiCrAl)을 제조하고 별표2 기재의 플라즈마 용사조건에 따라 내마모 부품에 코팅시킴으로써 이루어진다.

별표 2

본 발명은 내마모 부품의 내마모 특성을 향상시키기 위해 금속기(Al, NiCrAl)와 폐 탄화규소(SiC)를 이용하여 복합분말을 제조하고 플라즈마 용사법을 이용하여 내마모 부품에 적용하기 위한 용사조건을 최적화 함으로써 기계부품의 내마모특성을 향상시킬 수 있는 방법과 폐탄화규소(SiC)의 자원을 효과적으로 재활용할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 0-50Wt%까지 변화시켜 Al 금속분말과 혼합하여 복합분말(SiC-Al)을 제조하고 별표1 기재의 플라즈마 용사조건에 따라 내마모 부품에 코팅시키는 것을 특징으로 하는 용사용 복합 분말 제조 및 플라즈마 용사조건의 최적화 방법.

   별표 1
2. 탄화규소(SiC) 분말을 44㎛ 이하로 분쇄하고 분급하여 탄화규소(SiC)를 0-50wt% 까지 변화시켜 NiCrAl 금속분말과 혼합하여 복합분말(SiC-NiCrAl)을 제조하고 별표2 기재의 플라즈마 용사조건에 따라 내마모 부품에 코팅시키는 것을 특징으로 하는 용사용 복합 분말 제조 및 플라즈마 용사조건의 최적화 방법.

   별표 2