KR100489372B1 - Composite Coatings Containing Quasicrystalline Phases By Thermal Spray Technique And Method For Making The Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계의 마찰 및 마모특성을 향상시키기 위한 알루미늄계 준결정상을 함유하는 복합재의 코팅층 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a coating layer of a composite material containing an aluminum-based quasi-crystalline phase for improving the friction and wear characteristics of the machine and a method of manufacturing the same.

본 발명은 금속 또는 금속간화합물 기지에 알루미늄계 준결정 합금분말과 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중 적어도 어느 하나를 함유하는 복합재의 코팅층을 특징으로 한다. The present invention features a coating layer of a composite material containing an aluminum-based semi-crystalline alloy powder and at least one of a metal, an intermetallic compound, a ceramic, a summ and a polymer powder on a metal or intermetallic compound matrix.

또한, 본 발명은, 알루미늄계 준결정 합금분말을 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중 적어도 어느 하나와 혼합하여 혼합분말을 준비하는 단계와, 상기 혼합분말을 용사코팅하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention, by mixing the aluminum-based semi-crystalline alloy powder with at least one of metal, intermetallic compound, ceramic, summit and polymer powder to prepare a mixed powder, and spray coating the mixed powder to form a coating layer Characterized in that it comprises a step.

Description

분말 용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층 및 그의 제조방법 {Composite Coatings Containing Quasicrystalline Phases By Thermal Spray Technique And Method For Making The Same}Semi-crystalline phase-containing composite coating layer by powder spraying method and its manufacturing method {Composite Coatings Containing Quasicrystalline Phases By Thermal Spray Technique And Method For Making The Same}

본 발명은 분말 용사법에 의한 준결정상을 함유하는 복합 코팅층 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기계의 마찰과 마모 특성을 향상시키기 위하여 금속 또는 금속간화합물 기지에 일정 부피분율의 알루미늄계 준결정 합금 분말과 금속, 세라믹, 서밋, 플라스틱 분말을 함유하는 복합 코팅층 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite coating layer containing a semi-crystalline phase by the powder spraying method and a method for manufacturing the same. Particularly, in order to improve friction and wear characteristics of a machine, an aluminum-based quasi-crystalline alloy powder having a predetermined volume fraction and The present invention relates to a composite coating layer containing a metal, a ceramic, a summit, a plastic powder, and a method of manufacturing the same.

금속, 세라믹, 서밋(cermet), 폴리머등과 같은 공학적으로 이용가능한 재료들은 물리적, 기계적, 전기적 성질, 제조성 및 가격면에서 잇점이 있기 때문에 수많은 응용분야에서 이용되어져 왔다. 하지만 이들 재료들은 낮은 표면경도, 높은 마찰계수, 낮은 산화 저항성 등과 같은 단점을 가지고 있다.Engineeringly available materials such as metals, ceramics, cermets, polymers and the like have been used in numerous applications because of their physical, mechanical and electrical properties, manufacturability and cost advantages. However, these materials have disadvantages such as low surface hardness, high coefficient of friction and low oxidation resistance.

준결정이란 결정 및 비정질과는 다른 구조적, 물리적인 특성을 보이며, 결정학적으로 금지된 5회, 8회, 10회, 12회 회전대칭과 준주기적인 장범위 병진규칙을 가진다. 준결정상은 준결정유사구조상(approximant)을 포함한다. 준결정이 형성되는 조성의 주위에서는 많은 결정상들이 형성된다. 이들 결정상들은 많은 경우에 준결정상과 공존하며 또한 구조적으로 준결정과 유사하여 연관성이 있는데, 이러한 결정상들을 준결정 유사구조상이라고 한다. 유사구조란 이들 결정상들의 원자배열이 국부적으로 준결정과 유사하다는 의미이다.Quasicrystals exhibit structural and physical characteristics that are different from crystals and amorphous phases, and have five, eight, ten, and twelve rotational symmetry and quasi-periodic long-range translation rules. Quasi-crystalline phases include quasi-crystalline analogous (approximant) phases. Many crystal phases are formed around the composition in which the semi-crystals are formed. These crystal phases coexist with quasi-crystalline phases in many cases and are structurally similar to and related to quasi-crystal phases. These crystal phases are called quasi-crystal-like structures. Similar structure means that the atomic arrangement of these crystal phases is similar to the quasi-crystal locally.

준결정은 1982년에 세흐트만에 의해서 Al-Mn합금계에서 처음으로 발견되었으며, 결정 또는 비정질과는 다른 구조적, 물리적인 특성을 보이는 새로운 재료이다. 결정학적으로 금지된 5회, 8회, 10회, 12회 회전대칭과 준주기적인 장범위 병진규칙을 가진다. 이들 합금들은 준안정상으로 열을 가하면 평형상인 결정상으로 변한다. Quasicrystals were first discovered in 1982 by Sechtmann in Al-Mn alloy systems and are new materials with structural and physical properties that are different from crystals or amorphous materials. It has five, eight, ten and twelve rotationally symmetrical and quasi-periodic long-range translation rules. These alloys change into equilibrium crystal phases when heated to metastable phases.

Al-Li-Cu, Al-Cu-Fe, Al-Ni-Co, Al-Cu-Co, Al-Pd-Mn 합금은 열역학적으로 안정하여 급속응고법이 아닌 통상적인 주조법으로 제조가 가능하다. 초기의 연구분야는 준결정 원자구조의 이해와 열역학적 안정성에 초점을 두었으나, 최근에는 기계적 성질과 물리적인 성질에 관심을 두고 있다. 준결정은 높은 강도, 낮은 열전도도, 내산화성, 내부식성, 낮은 마찰계수의 특성을 갖고 있다. Al-Li-Cu, Al-Cu-Fe, Al-Ni-Co, Al-Cu-Co, Al-Pd-Mn alloys are thermodynamically stable and can be manufactured by conventional casting methods rather than rapid solidification methods. Early research focused on the understanding and thermodynamic stability of quasi-crystalline atomic structures, but recently the interest in mechanical and physical properties. Quasi-crystal has high strength, low thermal conductivity, oxidation resistance, corrosion resistance, and low coefficient of friction.

강(Kang)은 마찰실험중의 하나인 스크래치 실험을 통해서 Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Cr 그리고 Al-Cu-Fe-Cr-Si 준결정 코팅에서 0.1~0.2 사이의 값을 가진다고 보고했다 (참고문헌, S.S. Kang, J.M. Dubois and J. von Stebut, J. Mater. Res., 8 (10), (1993) p.2471.). 최근엔 핀-온-디스크(pin-on-disc)방법을 이용하여 코팅된 준결정상의 조성과 구조적 의존성에 따라 마찰계수가 다른 값을 나타낸다고 보고 되어졌다 (참고문헌, R.P. Matthew, C.I. Lang and D. Shechtman, Tribology Letters, 7, (1999) p.179. ; C.I. Lang, D. Shechtman, and E.J. Gonzales, Bull. Mat. Sci., 22 (3), 189 (1999). ; C.I. Lang, D.J. Sordelet, M.F. Besser, D. Shechtman, F.S. Biancaniello and E.J. Gonzales, J. Mater. Res., 15 (9), (2000) p.1894.).Kang is reported to have a value between 0.1 and 0.2 in Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Cr and Al-Cu-Fe-Cr-Si quasi-crystalline coatings through a scratch test, one of friction tests. (Ref., SS Kang, JM Dubois and J. von Stebut, J. Mater. Res., 8 (10), (1993) p.2471.). Recently, the coefficient of friction has been reported to vary according to the composition and structural dependence of the semi-crystalline phase coated using the pin-on-disc method (Ref., RP Matthew, CI Lang and D. Shechtman, Tribology Letters, 7 , (1999) p. 179 .; CI Lang, D. Shechtman, and EJ Gonzales, Bull.Mat.Sci., 22 (3), 189 (1999) .; CI Lang, DJ Sordelet, MF Besser, D. Shechtman, FS Biancaniello and EJ Gonzales, J. Mater. Res., 15 (9), (2000) p. 1894.).

또한, Dubois et al. 에게 허여된 미합중국 특허 제5,652,877호 (July 29, 1997)에는 준결정 합금의 조성범위와 응용분야에 대하여 개시되어 있다. In addition, Dubois et al. U.S. Patent 5,652,877 (July 29, 1997) to U.S. Patent No. 5,652,877 discloses a composition range and application of a semi-crystalline alloy.

한편, 준결정상 코팅층의 경우 상기와 같이 마찰 특성이 우수하나 산업적인 용도로서 준결정을 이용한다는 것은 취성 때문에 한계가 있다.On the other hand, the semi-crystalline coating layer is excellent in the friction characteristics as described above, but the use of the semi-crystal as an industrial use is limited because of brittleness.

본 발명자들은 기존의 기계부품의 산화 저항성과, 마찰 및 마모 저항성을 증가시킬 수 있는 방안으로서 준결정이 표면 코팅재로서 낮은 표면에너지, 낮은 열전도도, 낮은 전기전도도, 내산화성, 높은 경도, 낮은 밀도, 금속과 유사한 열팽창계수를 가지고 있다는 점에 착안하여, 다양한 연구와 실험을 거친 결과 표면에너지와 열전도도 등을 낮게 할 수 있는 준결정상이 포함된 복합 코팅재를 발견하게 되었다. The inventors of the present invention suggest that the semi-crystal is a surface coating material that can increase the oxidation resistance, friction and abrasion resistance of existing mechanical parts, and has low surface energy, low thermal conductivity, low electrical conductivity, oxidation resistance, high hardness, low density, and metal. Considering the fact that it has a coefficient of thermal expansion similar to that of the above, various studies and experiments have led to the discovery of a composite coating containing a semi-crystalline phase which can lower the surface energy and thermal conductivity.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 표면에너지 및 열전도도를 감소시키고, 아울러 내산화성 및 마찰 및 마모특성을 향상시키기 위하여 금속 또는 금속간화합물 기지에 일정 부피분율의 알루미늄계 준결정상과 금속, 세라믹, 서밋, 폴리머 분말의 혼합재를 이용한 복합 코팅층 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to reduce the surface energy and thermal conductivity, and to improve the oxidation resistance and friction and wear characteristics, and to maintain a certain volume on a metal or intermetallic compound base. It is to provide a composite coating layer using a mixed material of aluminum-based quasi-crystalline phase of a fraction and a metal, ceramic, summit, and polymer powder, and a method of manufacturing the same.

이러한 준결정분말 복합코팅재는 경도, 낮은 표면에너지, 낮은 열전도도, 낮은 마찰계수, 내산화성, 열적 안정성 등을 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 자동차, 비행기, 선박, 생체재료 등 내마모, 내산화성, 내열성 등이 요구되어지는 많은 산업 응용분야에서 광범위하게 활용되어질 수 있다.Such semi-crystalline powder composite coating material can increase the hardness, low surface energy, low thermal conductivity, low coefficient of friction, oxidation resistance, thermal stability, etc. Through this, wear resistance, oxidation resistance, heat resistance such as automobile, airplane, ship, and bio materials It can be widely used in many industrial applications where the back light is required.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속 또는 금속간화합물 기지에 알루미늄계 준결정 합금분말과 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중 적어도 어느 하나의 혼합분말을 용사코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the metal or intermetallic compound is formed by spray coating the aluminum-based semi-crystalline alloy powder and at least one mixed powder of metal, intermetallic compound, ceramic, summit and polymer powder. A semicrystalline phase-containing composite coating layer by a spraying method is provided.

또한, 본 발명은 알루미늄계 준결정 합금분말을 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중 적어도 어느 하나와 혼합하여 혼합분말을 준비하는 단계와, 상기 혼합분말을 용사코팅하여 금속 또는 금속간화합물 기지에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is to prepare a mixed powder by mixing the aluminum-based semi-crystalline alloy powder with at least one of metal, intermetallic compound, ceramic, summit and polymer powder, and by spray coating the mixed powder metal or intermetallic compound It provides a method for producing a semi-crystalline phase-containing composite coating layer by a powder spraying method comprising the step of forming a coating layer on the base.

본 발명에 사용되는 알루미늄계 준결정상은 다음 조성을 가지고 있다. AlaMbNcXdIe에서 a+b+c+d+e=100 이고, 각각은 a≥50%, 8≤b≤25, 5≤c≤20, 0≤d≤15, 0≤e≤2의 원자량비로 나타내어진다. M은 Cu와 Co중 한 원소를 나타내며, N은 Fe, Mn, Ni, Ru, Os, Mo, V, Mg, Zn중 하나 또는 그이상의 원소를 나타내고, X는 Cr, Si, Be, B, Y, 희귀금속 원소중의 하나를 나타낸다. I는 산소, 질소 등의 가스 분무 혹은 코팅 공정 중에 포함되는 불순물을 나타낸다.The aluminum quasicrystalline phase used in the present invention has the following composition. A + b + c + d + e = 100 in Al a M b N c X d I e , each of a ≧ 50%, 8 ≦ b ≦ 25, 5 ≦ c ≦ 20, 0 ≦ d ≦ 15, 0 It is represented by the atomic weight ratio of ≤ e ≤ 2. M represents one of Cu and Co, N represents one or more of Fe, Mn, Ni, Ru, Os, Mo, V, Mg, Zn, and X represents Cr, Si, Be, B, Y And one of the rare metal elements. I represents an impurity contained in a gas spray or coating process such as oxygen or nitrogen.

본 발명에 사용되는 준결정 분말은 비교적 느린 냉각속도를 가진 일반주조방법이나 빠른 냉각속도를 가진 가스분무법에 의해서 균질하고 미세한 분말로 제조되어질 수 있다. 다양한 조성의 준결정 재료들이 분말로 제조됨에 따라서 다양한 기지금속 위에 코팅재로 사용할 수 있다. The semi-crystalline powder used in the present invention can be made into a homogeneous and fine powder by a general casting method having a relatively slow cooling rate or a gas spray method with a high cooling rate. As quasi-crystalline materials of various compositions are made of powder, they can be used as coatings on various base metals.

예를 들어 낮은 마찰계수와 낮은 열전도도를 가진 코팅층을 얻기 위해서는 대기 또는 진공 중에서 아크분사와 플라즈마분사를 이용할 수 있다. 왜냐하면 이들 분사법에 의해서 높은 기공율을 가진 코팅층을 얻을 수 있기 때문이다. 금속, 세라믹, 폴리머 등 재료를 포함하는 코팅재를 준비하기 위해서는 혼합된 분말이 사용될 수 있다. For example, in order to obtain a coating layer having a low coefficient of friction and low thermal conductivity, arc spraying and plasma spraying may be used in air or vacuum. This is because a coating layer having a high porosity can be obtained by these spray methods. In order to prepare a coating material including a material such as metal, ceramic, polymer, mixed powder may be used.

이러한 혼합된 분말은 Sulzer-Metco 사의 5P종과 같은 이동식 연소분사 건(gun)을 사용함으로써 코팅재를 제조할수 있다. HVOF 용사법을 사용함으로써 낮은 기공율을 가진 코팅재를 제조할 수 있으며 이 코팅재는 내산화성과 내마모성을 요구하는 재료에 적합하다. 그리고 초음속 제트 토오치(supersonic jet torch)를 사용함으로써 코팅의 기공율을 0에 가깝게 낮게 할 수 있다. 초음속 제트 토오치는 마하 6에서 마하14 사이의 속도로 본 발명의 분말을 증착시킬 수 있다.This mixed powder can be prepared by using a mobile combustion spray gun such as Sulzer-Metco's 5P class. By using HVOF thermal spraying, coatings with low porosity can be produced, which is suitable for materials requiring oxidation and wear resistance. And by using a supersonic jet torch, the porosity of the coating can be lowered to near zero. Supersonic jet torches can deposit the powders of the invention at speeds between Mach 6 to Mach 14.

상기 알루미늄계 준결정 합금으로는 Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe-Si, Al-Ni-Co-Si 등을 사용하였다.Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe-Si, Al-Ni -Co-Si or the like was used.

또한, 준결정 코팅층의 취성을 보완하고 내마모성을 최적화하기 위해 준결정 분말에 연성이 있는 재료인 Sn을 질량비로 20%를 첨가하면 Al-Cu-Fe 플라즈마 코팅재와 비교하여 부피감소율이 감소된다. 금속기판표면부분에 낮은 표면에너지, 낮은 열전도도, 낮은 마찰계수를 요구할 때와 경도, 내마모성, 내산화성을 증가시키고자할 때 알루미늄(Al)과 같은 연한금속재료와 준결정 분말을 혼합하여 사용할 수 있다.In addition, in order to supplement the brittleness of the semi-crystalline coating layer and optimize wear resistance, adding 20% by weight of Sn, which is a ductile material, to the semi-crystalline powder reduces the volume reduction rate as compared with the Al-Cu-Fe plasma coating material. When a low surface energy, low thermal conductivity and low coefficient of friction are required on the surface of a metal substrate, and when it is desired to increase hardness, wear resistance, and oxidation resistance, a soft metal material such as aluminum (Al) and a semicrystalline powder may be mixed. .

세라믹코팅재료의 표면에너지와 마찰계수를 낮추고자할 때 세라믹재료와 준결정 분말을 혼합하여 사용할 수 있으며, 플라스틱코팅재료의 경도를 높이고 마찰계수를 낮추고자할 때는 플라스틱재료와 준결정 재료를 혼합하여 사용할 수 있다.In order to reduce the surface energy and friction coefficient of ceramic coating materials, ceramic materials and semi-crystalline powders can be mixed.In order to increase the hardness and lower the friction coefficient of plastic coating materials, plastic materials and semi-crystalline materials can be mixed. have.

친환경성을 고려하여, 텅스텐카바이드(WC) 용사코팅이 점차적으로 크롬(Cr) 전기코팅에 대체되고 있다. WC는 취성이 강하므로 Co, Ni, Fe등의 연성이 있는 재료를 질량비로 약 8∼28%정도 혼합한다. 용사방법에 의해 증착된 WC/Co 코팅층은 경도가 높음과 동시에 매우 우수한 마모특성을 나타내지만, 상대재의 마모를 제어할 수가 없는 단점을 가지고 있다. 따라서 낮은 표면에너지를 가지는 약 30%이하의 부피분율의 준결정상을 포함시키면 마찰, 마모특성을 저하시키지 않으면서 상대재의 마모를 감소시킬 수 있다. In consideration of environmental friendliness, tungsten carbide (WC) spray coating is gradually being replaced by chromium (Cr) electrocoating. Since WC is brittle, ductile materials such as Co, Ni, and Fe are mixed in a mass ratio of about 8 to 28%. The WC / Co coating layer deposited by the thermal spraying method has high hardness and very good wear characteristics, but has a disadvantage in that the wear of the counterpart cannot be controlled. Therefore, the inclusion of the quasi-crystalline phase having a volume fraction of about 30% or less having a low surface energy can reduce the wear of the counterpart without deteriorating the friction and wear characteristics.

상기한 바와 같이 본 발명의 준결정 분말을 함유한 복합 코팅재는 경도, 낮은 표면에너지, 잔은 열전도도, 낮은 마찰계수, 내산화성, 열적 안정성 등을 증가시킬 수 있어, 자동차, 비행기, 선박, 생체재료 등과 같이 내마모, 내상화성, 내열성 등이 요구되는 많은 산업 응용분야에서 광범위하게 활용될 수 있다. As described above, the composite coating material containing the semi-crystalline powder of the present invention can increase the hardness, low surface energy, low thermal conductivity, low coefficient of friction, oxidation resistance, thermal stability, and the like, such as automobiles, airplanes, ships, and biomaterials. It can be widely used in many industrial applications such as wear resistance, fire resistance, heat resistance, and the like are required.

본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다. If the present invention will be described in detail based on the Examples as follows, the present invention is not limited to the Examples.

<실시예><Example>

하기의 실험에서는 준결정 코팅층과 세라믹 코팅층의 마찰 및 마모 현상을 비교하기 위해서 각 코팅층을 플라즈마 아크분사(plasma arc spray), HVOF법에 의해 제조하였으며, 이들의 특성을 비교함에 의해 복합 코팅재료의 타당성을 제시하고자 하였다. In the experiments below, the coating layers were prepared by plasma arc spray and HVOF methods in order to compare the friction and wear of the semi-crystalline coating layer and the ceramic coating layer. To present.

먼저, 상업용 순도(99.8wt%)의 Al, Cu, Fe, Cu-Be, Fe-B, Cr, Ni, Co, Si 원소재를 산세 및 건조 등의 전처리를 거쳐 목표조성인 Al65Cu25Fe10, Al 55Cu25.5Fe12.5Be7, Al70Cu10Fe13Cr7, Al69Cu10Fe 13Cr7B1, Al50Cu20Fe15Si15 , Al70Ni13Co13Si4 합금으로 30 Kg 단위로 고주파유도 용해한 후 질소분위기하에서 가스분무법을 이용하여 준결정 분말을 제조하였다. 또한 제조된 준결정 합금과 WC, Co, Sn등을 첨가하여 동일한 방법으로 복합분말을 제조하였다. 이때 노즐의 직경은 4 mm, 분무직전 용탕의 온도는 1200℃ 이었으며, 질소가스를 이용하여 가스분무하였다.First, Al, Cu, Fe, Cu-Be, Fe-B, Cr, Ni, Co, and Si raw materials of commercial purity (99.8 wt%) are subjected to pretreatment such as pickling and drying, and the target composition is Al 65 Cu 25 Fe. 10 , Al 55 Cu 25.5 Fe 12.5 Be 7 , Al 70 Cu 10 Fe 13 Cr 7 , Al 69 Cu 10 Fe 13 Cr 7 B 1 , Al 50 Cu 20 Fe 15 Si 15 , Al 70 Ni 13 Co 13 Si 4 After the high frequency induction was dissolved in 30 Kg units, quasi-crystalline powders were prepared by gas spraying under a nitrogen atmosphere. In addition, a composite powder was prepared in the same manner by adding the prepared semi-crystalline alloy and WC, Co, Sn and the like. At this time, the nozzle diameter was 4 mm, the temperature of the melt just before spraying was 1200 ℃, and the gas was sprayed using nitrogen gas.

크기 100×100×3 (mm)의 스테인레스 스틸을 산세 및 건조처리를 거친 후 그릿 블래스팅(grit blasting)하여 용사에 적합한 표면거칠기(8∼10 ㎛)를 부여하였다. 가스분무한 준결정 분말을 분급하여 75∼38 ㎛의 입자크기를 가진 분말을 용사용 소재로 사용하였다. 분말의 수분을 제거하기 위하여 120℃로 유지되고 있는 건조기에서 48시간 이상 건조시켰다. 플라즈마 용사는 GC800(2PS) 건 모델(gun model)을 사용하였으며 HVOF 용사는 DJ1000S(Metco) 건 모델(gun model)을 사용하였다.Stainless steel of size 100 × 100 × 3 (mm) was subjected to pickling and drying followed by grit blasting to give a surface roughness (8 to 10 μm) suitable for thermal spraying. The gas-sprayed semi-crystalline powder was classified and a powder having a particle size of 75 to 38 μm was used as a thermal spraying material. In order to remove the moisture of the powder, it was dried for at least 48 hours in a dryer maintained at 120 ℃. Plasma sprays used a GC800 (2PS) gun model and HVOF sprays used a DJ1000S (Metco) gun model.

분사 피복층의 미세조직 및 그 응고특성을 분석하기 위하여 주사전자현미경(scanning electron microscopy), 엑스선회절(X-ray diffractometer)을 사용하였으며, 피복층의 두께, 표면거칠기, 기공율, 비커스 미세경도를 측정하였다. 모든 측정값은 10회 이상 실시하여 최대값과 최소값을 제외한 값들의 산술평균으로 얻어졌다. Scanning electron microscopy and X-ray diffractometer were used to analyze the microstructure and coagulation characteristics of the spray coating layer, and the thickness, surface roughness, porosity, and Vickers microhardness of the coating layer were measured. All measurements were made at least 10 times to obtain the arithmetic mean of the values excluding the maximum and minimum values.

ZrO2 및 Cr2O3 비교를 위하여 기존의 세라믹코팅재료인 코팅층을 동일 금속기지위에 플라즈마 용사법에 의해 제조한 후 마찰, 마모특성을 조사하였다.In order to compare ZrO 2 and Cr 2 O 3 , the coating layer, which is a conventional ceramic coating material, was prepared on the same metal substrate by plasma spraying, and the friction and wear characteristics were investigated.

준결정으로 코팅된 스테인레스 스틸(100×100×3 (mm))를 고속 절삭기(ISOMET 4000)를 이용하여 30×40 mm로 자른 후 표면 거칠기가 0.2 ㎛이하가 되도록 기계적 연마와 버퍼링을 행하였다. 이런 시편들을 준비하여 마찰, 마모실험들을 행하였다. 실험표준조건을 하중 80N, 미끄럼속도 0.56 m/s, 미끄럼거리 560 m로 하였다. 상대재는 크롬 코팅된 주철로 지름이 12 mm인 디스크를 사용하였다. 크롬 코팅의 평균두께는 약 160 ㎛이며, 표면 거칠기는 약 0.12∼0.16 ㎛범위이다. 이러한 실험들을 각각 3번 행하였다.The semi-crystal coated stainless steel (100 × 100 × 3 (mm)) was cut to 30 × 40 mm using a high speed cutter (ISOMET 4000), and then mechanically polished and buffered to have a surface roughness of 0.2 μm or less. These specimens were prepared and subjected to friction and wear tests. The experimental standard conditions were 80 N of load, 0.56 m / s of sliding speed, and 560 m of sliding distance. The counterpart was a chrome coated cast iron with a disc 12 mm in diameter. The average thickness of the chromium coating is about 160 μm and the surface roughness ranges from about 0.12 to 0.16 μm. Each of these experiments was done three times.

상기한 각종 실험 결과 얻어진 자료를 정리하여 도 1 내지 도 11에 나타내었다. The data obtained as a result of the above various experiments are collectively shown in FIGS. 1 to 11.

도 1은 준결정 코팅층의 엑스선회절을 보여주고 있다. 가로좌표는 회절각도 2θ이고, 세로좌표는 회절강도이다. Figure 1 shows the X-ray diffraction of the semi-crystalline coating layer. The abscissa is the diffraction angle 2θ and the ordinate is the diffraction intensity.

도시된 바와 같이 Al-Cu-Fe-Be 플라즈마 코팅층에서는 아이코사헤드럴(icosahedral)과 베타(β)상이 존재하며 Al-Cu-Fe-Cr-B 플라즈마 코팅층에서는 아이코사헤드럴(icosahedral)과 데카고널(decagonal)상이 존재하며 Al-Ni-Co-Si 플라즈마 코팅층에서는 데카고널(decagonal)상이 존재한다. Al-Cu-Fe-Si 플라즈마 코팅층에서는 준결정유사구조상(approximant)이 존재한다. As shown, there are icosahedral and beta (β) phases in the Al-Cu-Fe-Be plasma coating layer and icosahedral and decoction in the Al-Cu-Fe-Cr-B plasma coating layer. There is a decagonal phase and there is a decagonal phase in the Al-Ni-Co-Si plasma coating layer. In the Al-Cu-Fe-Si plasma coating layer, a quasi-crystal-like structure (approximant) exists.

도 2a 및 도 2b는 HOVF법에 의해 형성된 WC/12Co+15% Al-Cu-Fe-Si 복합재 코팅층과 플라즈마 코팅법에 의해 형성된 Al-Cu-Fe+20% Sn 복합재 코팅층의 엑스선회절 그래프이다. WC/12Co+15% Al-Cu-Fe-Si 복합재 코팅층에서는 WC상, W2C상 및 Co가 존재하며, Al-Cu-Fe+20% Sn 복합재 코팅층에서는 아이코사헤드럴(icosahedral), Sn상 및 베타(β) Al50(Cu,Fe)50상이 존재한다.2A and 2B are X-ray diffraction graphs of the WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si composite coating layer formed by the HOVF method and the Al-Cu-Fe + 20% Sn composite coating layer formed by the plasma coating method. In the WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si composite coating layer, WC phase, W 2 C phase and Co are present, and in the Al-Cu-Fe + 20% Sn composite coating layer, icosahedral, Sn Phase and beta (β) Al 50 (Cu, Fe) 50 phase are present.

도 3a 및 도 3b는 각각 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 Al-Ni-Co-Si 준결정 코팅층의 단면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타낸다. 도 3a의 플라즈마 코팅층은 라멜라 구조를 나타내며 기공의 크기분포가 균일하지 않고 높은 기공분율을 가진다. 도 3b의 HVOF 코팅의 미세조직은 낮은 기공분율을 가진다. 또한 기공의 크기가 작으며 균일하게 분포되어 있다. 3A and 3B show scanning electron microscope (SEM) photographs of cross sections of Al—Ni—Co—Si quasi-crystalline coating layers deposited by plasma spraying and HVOF spraying, respectively. The plasma coating layer of FIG. 3A shows a lamellar structure and the pore size distribution is not uniform and has a high pore fraction. The microstructure of the HVOF coating of Figure 3b has a low pore fraction. In addition, the pore size is small and uniformly distributed.

도 4a 및 도 4b는 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 WC/12Co+15% Al-Cu-Fe-Si 및 Al-Cu-Fe+20% Sn 복합재코팅층의 단면에 대한 주사전자현미경 사진을 나타낸다. 도 4a는 WC/12Co 기지 내에 준결정상의 분포가 상대적으로 매우 균일함을 보여준다. HVOF 용사에 의해 형성된 코팅층에서 준결정상은 특성상 용사과정에서 기공(porosity)을 채워, 코팅층의 기공분율은 1.5%이하로 매우 적다. 도 4b에서 보는 바와 같이 Al-Cu-Fe 준결정상, 베타(β)상과 함께 Sn이 존재함을 확인할 수 있으며, 준결정상 안에 Sn이 응고됨으로써 기공분율이 감소함을 나타낸다. 4A and 4B show scanning electron micrographs of cross sections of WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si and Al-Cu-Fe + 20% Sn composite coating layers deposited by plasma spraying and HVOF spraying. . 4A shows that the distribution of the quasicrystalline phase in the WC / 12Co matrix is relatively very uniform. In the coating layer formed by HVOF spraying, the quasi-crystalline phase fills the porosity during the spraying process, and the pore fraction of the coating layer is very low, less than 1.5%. As shown in FIG. 4B, it can be seen that Sn is present together with the Al-Cu-Fe quasi-crystalline phase and the beta (β) phase, and the pore fraction decreases due to the solidification of Sn in the quasi-crystalline phase.

도 5는 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 준결정 코팅층의 기공률과 경도를 보여주는 표이다. 도5를 보면 합금조성에 따라 약간씩 다르지만 Al-Ni-Co-Si 플라즈마 코팅에서는 11.83% 기공분율을 가지고 HVOF코팅에서는 6.36% 기공분율을 가진 것으로 나타났다. Al-Cu-Fe-Si 플라즈마 코팅에서는 9.9% 기공분율을 가지며 HVOF코팅에서는 1.4% 기공분율을 가진다. 상기한 기공분율의 차이는 플라즈마 코팅에서는 분말에서의 큰 온도구배 때문에 반용융 상태의 분말을 발견할 수 있기 때문이다. 이는 HVOF의 플레임이 20 ㎝로 긴 반면에 플라즈마의 플레임은 3 ㎝로 짧기 때문이다. 경도를 비교해 볼 때 플라즈마 코팅층이 16정도 낮은 값을 나타내는데 이것은 플라즈마 코팅층이 다소 많은 기공을 가지고 있으며 조직이 HVOF 코팅층보다 조밀하지 못하기 때문이다.5 is a table showing porosity and hardness of the semi-crystalline coating layer deposited by plasma spray and HVOF spray. Referring to FIG. 5, it was slightly different depending on the alloy composition, but had 11.83% pore fraction in Al-Ni-Co-Si plasma coating and 6.36% pore fraction in HVOF coating. The Al-Cu-Fe-Si plasma coating has a 9.9% pore fraction and the HVOF coating has a 1.4% pore fraction. The above difference in pore fraction is due to the fact that in plasma coating, the powder in the semi-molten state can be found due to the large temperature gradient in the powder. This is because the flame of the HVOF is as long as 20 cm while the flame of the plasma is as short as 3 cm. Compared to the hardness, the plasma coating layer shows a value of about 16 lower, because the plasma coating layer has somewhat more pores and the tissue is less dense than the HVOF coating layer.

도 6은 알루미늄계 합금에서 첨가원소에 따른 준결정코팅층의 마찰계수값을 보여준다. 실험결과는 Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be-B, Al-Cu-Fe-Cr10, Al-Cu-Fe-Cr7, Al-Cu-Fe-Cr-B 순으로 마찰계수를 나타내는 것을 알 수 있다.Figure 6 shows the friction coefficient value of the semi-crystalline coating layer according to the additive element in the aluminum-based alloy. Experimental results include Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be-B, Al-Cu-Fe-Cr 10 , Al-Cu-Fe-Cr 7 , Al-Cu-Fe It can be seen that the friction coefficients are shown in the order of -Cr-B.

도 7은 비행기와 자동차산업에 이용되는 세라믹 코팅층과 Al-Ni-Co-Si 준결정 코팅층의 마찰계수값을 각각 상온(■)과 450℃(□)에서 측정한 결과를 비교하여 보여주는 그래프이다. 7 is a graph showing the results of measuring the coefficient of friction coefficient of the ceramic coating layer and Al-Ni-Co-Si semi-crystalline coating layer used in the airplane and automotive industry at room temperature (■) and 450 ℃ (□), respectively.

도 7의 측정결과는 플라즈마 코팅과 HVOF 코팅 시편을 0.2 ㎛ 이하로 연마한 후에 표준조건 하에서 디스크의 이동거리에 따른 마찰계수를 보여주고 있다. 100∼570 m의 안정된 영역에서 상온(■) 측정시에 플라즈마 코팅 시편의 경우 0.43의 일정한 값을 가지며, HVOF 코팅 시편의 경우 0.37의 값을 나타냈다. 7 shows the coefficient of friction according to the moving distance of the disk under standard conditions after the plasma coating and HVOF coated specimens were polished to 0.2 μm or less. When measured at room temperature (■) in a stable region of 100 ~ 570 m it has a constant value of 0.43 for the plasma-coated specimens, 0.37 for the HVOF-coated specimens.

같은 표준조건에서 다른 재료와 마찰계수를 비교해 보면 Al합금과 스테인레스 스틸은 0.5∼0.6 정도의 값을 가진 것으로 나타났다. 따라서 준결정 코팅이 낮은 마찰계수를 가진 것을 확인할 수 있다. 또한 같은 표준조건에서 실험한 부분적으로 안정화된 ZrO2는 0.8의 값을 가지고 Cr2O3는 0.63의 값을 가진다.Comparing the friction coefficients with other materials under the same standard conditions, Al alloys and stainless steels had values of 0.5 to 0.6. Thus, it can be seen that the semi-crystalline coating has a low coefficient of friction. In addition, the partially stabilized ZrO 2 tested at the same standard conditions had a value of 0.8 and Cr 2 O 3 had a value of 0.63.

도 8은 건식과 윤활유상태에서 세라믹 코팅층과 비교하여 Al-Ni-Co-Si 준결정 코팅층의 마찰계수값을 보여주는 그래프로서, 도 8에서는 도 7과 같이 플라즈마코팅과 HVOF 코팅 시편을 0.2 ㎛ 이하로 연마한 후에 표준조건 하에서 디스크의 이동거리에 따른 마찰계수를 보여주고 있다. 도 8에서 보면 전반적으로 윤활유 조건에서의 마찰계수는 건식조건에서의 마찰계수보다 낮으며 준결정 코팅층이 세라믹보다 마찰계수가 좋음을 확인할 수 있다. 8 is a graph showing the coefficient of friction coefficient of the Al-Ni-Co-Si quasi-crystalline coating layer compared to the ceramic coating layer in the dry and lubricating oil state. In FIG. 8, the plasma coating and the HVOF coated specimens are polished to 0.2 μm or less as shown in FIG. Afterwards, the coefficient of friction is shown according to the moving distance of the disk under standard conditions. In Figure 8 it can be seen that the overall coefficient of friction in lubricating oil conditions is lower than the coefficient of friction in dry conditions and the semi-crystalline coating layer is better than the ceramic.

마찰계수에 영향을 끼치는 하중, 미끄럼 속도, 온도에 따라서 마찰계수값을 측정하였다. Al-Ni-Co-Si 준결정 플라즈마 코팅에서는 하중의 변화에 따라 0.43의 일정한 값을 가지고 온도의 변화에 따라서 0.43∼0.45정도의 일정한 값을 가진다. 하지만 미끄럼 속도가 0.14 m/s 에서 0.56 m/s 로 증가됨에 따라서 마찰계수는 0.52에서 0.43으로 감소함을 보여주고 있다. Friction coefficient values were measured according to the load, sliding speed, and temperature influencing the friction coefficient. Al-Ni-Co-Si quasi-crystalline plasma coating has a constant value of 0.43 depending on the change of load and a constant value of 0.43 to 0.45 according to the change of temperature. However, as the sliding speed increases from 0.14 m / s to 0.56 m / s, the coefficient of friction decreases from 0.52 to 0.43.

또한, HVOF 코팅에서는 하중의 변화에 따라 0.36의 일정한 값을 가지며 온도의 변화에 따라서 0.36∼0.37정도의 일정한 값을 가진다. 하지만 미끄럼 속도가 0.14 m/s 에서 0.56 m/s 로 증가됨에 따라서 마찰계수는 0.47에서 0.36으로 감소한다. 미끄럼 속도가 0.56 m/s 인 고속도 실험조건에서 마찰계수의 감소는 마찰실험동안에 마찰열을 발생함으로써 접촉하고 있는 표면의 변화를 일으킨다. In addition, HVOF coating has a constant value of 0.36 depending on the change of load and a constant value of about 0.36 to 0.37 according to the change of temperature. However, as the sliding speed increases from 0.14 m / s to 0.56 m / s, the coefficient of friction decreases from 0.47 to 0.36. In high speed test conditions with a sliding speed of 0.56 m / s, the reduction of the friction coefficient causes the change of the contacting surface by generating frictional heat during the friction test.

따라서 상기와 같은 고속도 실험조건에서 마찰계수의 감소 결과는 일반적으로 온도의 국부적인 증가, 플래쉬 온도(flash temperature)라고 알려져 있는데 이에 의한 요인으로 고찰된다. 준결정 코팅에서는 하중과 온도와 미끄럼속도와 같은 변수들에 대해서는 일정한 마찰계수값을 가지는 것을 알 수 있다. 이들 값들은 일정한 표준편차 안에 있다.Therefore, the result of the reduction of the friction coefficient under the high-speed experimental conditions as described above is generally known as a local increase in temperature, flash temperature, which is considered as a factor. In semi-crystalline coatings, it can be seen that there are constant coefficients of friction for variables such as load, temperature and sliding speed. These values are within certain standard deviations.

도 9는 450℃에서 세라믹 코팅층과 비교하여 준결정 코팅층의 마모율을 보여주는 그래프로서, Al-Ni-Co-Si HVOF 준결정 코팅층이 Cr2O3 플라즈마 코팅층과 비슷한 마모율을 보여준다.9 is a graph showing the wear rate of the semi-crystalline coating layer compared to the ceramic coating layer at 450 ℃, Al-Ni-Co-Si HVOF semi-crystalline coating layer shows a wear rate similar to the Cr 2 O 3 plasma coating layer.

도 10은 WC/12Co 코팅층과 비교하여 HVOF 용사에 의하여 증착된 WC/12Co+15% Al-Cu-Fe-Si 준결정 복합재 코팅층의 마모율을 보여주는 그래프이다. 용사방법에 의해 증착된 WC/Co 코팅층은 경도가 높음과 동시에 매우 우수한 마모특성을 나타내지만, 상대재의 마모를 제어할 수가 없는 단점을 가지고 있다. 도 10에서 보는 바와 같이 25℃에서 WC/Co 코팅층의 마모율은 매우 낮지만 상대재의 마모율은 상대적으로 매우 높기 때문에 실제 산업재로 이용하는 것은 매우 어렵다. 이와 비교하여 준결정상을 포함하는 WC/12Co+15% Al-Cu-Fe-Si 준결정 복합재 코팅층은 코팅층의 마모율을 유지하면서 상대재의 마모율을 상당히 감소시키는 것을 보여주며, 450℃에서의 거동도 이와 유사하며, 오히려 복합재 코팅층과 상대재의 코팅층의 마모특성 모두 향상되는 것을 보여준다.FIG. 10 is a graph showing the wear rate of the WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si quasi-crystalline composite coating layer deposited by HVOF spray compared to the WC / 12Co coating layer. The WC / Co coating layer deposited by the thermal spraying method has high hardness and very good wear characteristics, but has a disadvantage in that the wear of the counterpart cannot be controlled. As shown in FIG. 10, at 25 ° C., the wear rate of the WC / Co coating layer is very low, but the wear rate of the counterpart material is relatively high, so it is very difficult to use it as an actual industrial material. In comparison, the WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si quasi-crystalline composite coating layer containing a semicrystalline phase shows that the wear rate of the counterpart material is significantly reduced while maintaining the wear rate of the coating layer. Rather, it shows that both the wear characteristics of the composite coating layer and the coating layer of the counterpart material are improved.

도 11은 Al-Cu-Fe 준결정 코팅층과 비교하여 플라즈마 용사에 의하여 증착된 12, 20, 30 분율의 Sn을 포함하는 Al-Cu-Fe/Sn 복합재 코팅층 및 상대재의 마모율을 보여주는 그래프이다. 상대재의 마모율은 조성에 거의 영향을 받지 않지만, Al-Cu-Fe 코팅층과 비교하면 Sn의 첨가에 의하여 코팅층의 부피는 상당히 감소함을 보여주며, Al-Cu-Fe+20Sn의 코팅에서 가장 우수한 마모특성을 얻을 수 있음을 보여준다. FIG. 11 is a graph showing wear rates of Al-Cu-Fe / Sn composite coating layers and counterparts including 12, 20, and 30 fractions of Sn deposited by plasma spraying as compared to Al-Cu-Fe semi-crystalline coating layers. The wear rate of the counterpart is hardly affected by the composition, but the volume of the coating layer is considerably reduced by the addition of Sn, compared to the Al-Cu-Fe coating layer, which is the best wear in the coating of Al-Cu-Fe + 20Sn. Demonstrate that a property can be obtained.

본 실례에서 볼 수 있듯이 알루미늄계 준결정합금 분말과 금속, 세라믹, 서밋, 플라스틱 분말 등을 혼합해서 코팅재로 사용하면 내마찰, 마모특성이 상호보완되어 보다 고효율의 복합코팅증을 형성할 수 있음을 보여주고 있다.As can be seen from this example, when aluminum-based semi-crystalline alloy powder and metal, ceramic, summit, plastic powder, etc. are mixed and used as coating materials, friction and abrasion characteristics can be complemented to form a more efficient composite coating. Giving.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 알루미늄계 준결정 합금 분말과 금속, 세라믹, 서밋(cermet), 플라스틱 분말을 혼합하여 25∼500℃의 온도범위에서 탁월한 내마모성, 내열성, 내식성, 전기전도 차폐성, 초경 및 우수한 내산화성 등의 성질을 보유하는 우수한 복합 코팅층을 얻을 수 있다. As described above, in the present invention, aluminum-based semi-crystalline alloy powder and metal, ceramic, cermet, and plastic powder are mixed to provide excellent wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, electrical conductivity shielding, cemented carbide, and excellent resistance in the temperature range of 25 to 500 ° C. An excellent composite coating layer having properties such as oxidizing property can be obtained.

특히 용사시의 기판 위의 표면온도를 150℃ 이내로 제어할 수 있기 때문에 종이제품에까지 그 적용범위를 확장할 수 있는 조업특성을 가지고 있다. 낮은 마찰계수, 내마모성, 넌스틱킹특성(non-sticking) 때문에 넌스틱팅특성이 요구되는 조리기구, 전기다리미, 종이 또는 유리를 제조하기 위한 롤(roll) 등의 표면코팅재, 플라스틱제품을 만드는 인젝션 몰드로 활용할 수 있다. In particular, since the surface temperature on the substrate during spraying can be controlled within 150 ° C, it has an operating characteristic that can be extended to paper products. Surface coating materials, such as cookware, electric irons, rolls for making paper or glass, and plastic products that require non-sticking properties because of low coefficient of friction, wear resistance, and non-sticking properties It can be used as a mold.

준결정 코팅의 마찰 마모성질은 상온에서 뿐만 아니라 450℃에서도 측정되었는데, 상온에서보다 450℃에서 낮은 마찰계수와 낮은 마모율을 보였다. 따라서, 준결정 코팅재는 앞으로 자동차엔진에서 피스톤링을 위한 잠재적인 코팅재료로 사용할 수 있으며 이를 사용하면 자동차엔진의 효율성을 올릴 수 있을 것으로 기대한다. The tribological properties of the semi-crystalline coatings were measured at 450 ° C as well as at room temperature, with lower coefficients of friction and lower wear rates at 450 ° C than at room temperature. Therefore, the semi-crystalline coating material can be used as a potential coating material for piston rings in automobile engines in the future, and it is expected that the use of this can increase the efficiency of automobile engines.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 되사고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. In the above, the present invention has been described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the general knowledge in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.

도 1은 Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe-Si, Al-Ni-Co-Si 준결정코팅층의 엑스선회절(X-ray diffractometer) 그래프,1 is an X-ray diffractometer graph of Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe-Si, Al-Ni-Co-Si quasi-crystalline coating layer,

도 2a 및 도 2b는 WC/12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si 및 Al-Cu-Fe + 20% Sn 복합재코팅층의 엑스선회절 그래프,2A and 2B are X-ray diffraction graphs of WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si and Al-Cu-Fe + 20% Sn composite coating layers,

도 3a 및 도 3b는 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 Al-Ni-Co-Si 준결정 코팅층의 단면에 대한 주사전자현미경 사진, 3a and 3b are scanning electron micrographs of the cross section of the Al-Ni-Co-Si quasi-crystalline coating layer deposited by the plasma spray and HVOF spray,

도 4a 및 도 4b는 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 WC/12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si 및 Al-Cu-Fe + 20% Sn 복합재코팅층의 단면에 대한 주사전자현미경 사진, 4A and 4B are scanning electron micrographs of cross sections of WC / 12Co + 15% Al-Cu-Fe-Si and Al-Cu-Fe + 20% Sn composite coating layers deposited by plasma spray and HVOF spray;

도 5는 플라즈마 용사와 HVOF 용사에 의해서 증착된 Al-Ni-Co-Si 및 Al-Cu-Fe-Si 준결정 코팅층의 기공률과 경도를 보여주는 표,5 is a table showing porosity and hardness of Al-Ni-Co-Si and Al-Cu-Fe-Si quasi-crystalline coating layers deposited by plasma spraying and HVOF spraying;

도 6은 알루미늄계 합금에서 첨가원소에 따른 준결정코팅층의 마찰계수값을 보여주는 그래프,6 is a graph showing the coefficient of friction of the quasi-crystalline coating layer according to the additive element in the aluminum-based alloy,

도 7은 비행기와 자동차산업에서 이용되어지는 Cr2O3 세라믹 코팅층과 비교하여 25 및 450℃의 온도에서 건식상태의 동일한 조건에서 Al-Ni-Co-Si 준결정 코팅층의 마찰계수값을 보여주는 그래프,7 is a graph showing the coefficient of friction of the Al-Ni-Co-Si semi-crystalline coating layer under the same conditions of dry conditions at temperatures of 25 and 450 ℃ compared to the Cr 2 O 3 ceramic coating layer used in the airplane and automotive industry,

도 8은 건식과 윤활유상태에서 Cr2O3 세라믹 코팅층과 비교하여 25℃의 온도의 동일한 조건에서 Al-Ni-Co-Si 준결정코팅층의 마찰계수값을 보여주는 그래프,8 is a graph showing the coefficient of friction of the Al-Ni-Co-Si quasi-crystalline coating layer under the same conditions of 25 ℃ compared to the Cr 2 O 3 ceramic coating layer in dry and lubricating oil,

도 9는 450℃에서 Cr2O3 세라믹코팅층과 비교하여 준결정코팅층의 마모율을 보여주는 그래프,9 is a graph showing the wear rate of the semi-crystalline coating layer compared to the Cr 2 O 3 ceramic coating layer at 450 ℃,

도 10은 WC/12Co 코팅층과 비교하여 HVOF 용사에 의하여 증착된 WC/12 Co+15% Al-Cu-Fe-Si 준결정 복합재 코팅층의 마모율을 보여주는 그래프, 10 is a graph showing the wear rate of the WC / 12 Co + 15% Al-Cu-Fe-Si quasi-crystalline composite coating layer deposited by HVOF spray compared to the WC / 12Co coating layer,

도 11은 Al-Cu-Fe 준결정 코팅층과 비교하여 플라즈마 용사에 의하여 증착된 12, 20, 30 분율을 포함하는 Al-Cu-Fe/Sn 복합재 코팅층의 마모율을 보여주는 그래프이다. FIG. 11 is a graph showing the wear rate of an Al-Cu-Fe / Sn composite coating layer including 12, 20, and 30 fractions deposited by plasma spraying as compared to the Al-Cu-Fe semi-crystalline coating layer.

Claims (6)

금속 또는 금속간화합물 기지에 알루미늄계 준결정 합금분말과 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 분말과의 혼합에 의해 얻어지는 혼합분말을 용사코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층.A powder obtained by spray coating a mixed powder obtained by mixing an aluminum-based semi-crystalline alloy powder with at least one powder selected from metal, intermetallic compound, ceramic, summit and polymer powder on a metal or intermetallic compound matrix. Semi-crystalline phase-containing composite coating layer by thermal spraying method. 알루미늄계 준결정 합금분말을 금속, 금속간화합물, 세라믹, 서밋 및 폴리머 분말 중 적어도 어느 하나와 혼합하여 혼합분말을 준비하는 단계와,Preparing a mixed powder by mixing an aluminum-based semi-crystalline alloy powder with at least one of metal, intermetallic compound, ceramic, summit and polymer powder, 상기 혼합분말을 용사코팅하여 금속 또는 금속간화합물 기지에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층의 제조방법.The method of manufacturing a semi-crystalline phase-containing composite coating layer by a powder spraying method comprising the step of thermally coating the mixed powder to form a coating layer on a metal or intermetallic compound matrix. 제2항에 있어서, 상기 알루미늄계 준결정 합금은 Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe-Si, Al-Ni-Co-Si 중 어느하나인 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층의 제조방법.According to claim 2, wherein the aluminum-based semi-crystalline alloy is Al-Cu-Fe, Al-Cu-Fe-Be, Al-Cu-Fe-Cr, Al-Cu-Fe-Cr-B, Al-Cu-Fe- Method for producing a semi-crystalline phase-containing composite coating layer by a powder spray method, characterized in that any one of Si, Al-Ni-Co-Si. 제 2항에 있어서, 상기 용사코팅방법은 플라즈마 용사방법 및 HVOF 용사방법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상함유 복합코팅층의 제조방법.The method of claim 2, wherein the spray coating method is any one of a plasma spraying method and a HVOF spraying method. 제 2항에 있어서, 상기 알루미늄계 준결정 합금분말은 Al-Cu-Fe 준결정 합금분말이고, 상기 금속분말은 Sn인 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층의 제조방법.The method of claim 2, wherein the aluminum-based semicrystalline alloy powder is an Al-Cu-Fe semicrystalline alloy powder, and the metal powder is Sn. 제 2항에 있어서, 상기 알루미늄계 준결정 합금분말은 Al-Cu-Fe-Si 준결정 합금분말이고, 상기 서밋분말은 WC/Co인 것을 특징으로 하는 분말용사법에 의한 준결정상 함유 복합코팅층의 제조방법.The method of claim 2, wherein the aluminum semi-crystalline alloy powder is an Al-Cu-Fe-Si semi-crystalline alloy powder, and the summit powder is WC / Co.
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