KR100512340B1 - 알루미늄계 확산 코팅 중 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법 - Google Patents

알루미늄계 확산 코팅 중 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄(A1), 크롬(C1), 보론(B1) 및/또는 실리콘을 철강 워크피스(2) 위로 동시에 도포하고 나서, 상기 워크피스로 알루미늄, 크롬, 보론 및/또는 실리콘이 확산되도록 충분한 시간 동안 상기 워크피스를 열처리하는 열적 분사 수단에 의해서 알루미늄계 확산 코팅에 대한 파괴 인성을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 생성되는 확산 코팅(6)은 개선된 파괴 인성을 나타내고, 슬러리의 사용을 필요로 하지 않는다.

Description

알루미늄계 확산 코팅 중 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법{Method for increasing fracture toughness in aluminum-based diffusion coatings}
본 발명은 일반적으로 확산 코팅 방법에 관한 것이고, 철강 성분 및 특별히 보일러 구성 부분을 알루미늄으로 처리하는 신규하고 개선된 방법에 특히 관련한 것이고, 그리고 고온 부식에 대한 내성을 개선하는 것에 관한 것이다.
알루미늄 확산 코팅은 고온 부식 공격으로부터 다양한 성분을 보호하기 위해 수십 년간 광범위하게 사용되어 왔다. 한정하는 것은 아니지만, 예로서 항공 산업은 가스 엔진의 사용 수명을 연장하기 위해 터빈 날개의 표면에 알루미늄 확산 코팅을 적용해 왔다. 따라서, 철강에 알루미늄 확산 코팅을 생성하는 여러 가지 종전 기술의 알루미늄 처리 방법이 개발되어 왔고, 보일러용 로(爐) 벽 판넬과 같은 대형 구성 부분에 성분의 질을 개선하고/또는 성분의 생산에 관련한 공정 제어를 개선하기 위해 사용되어 왔다.
한 알루미늄 처리 방법이 미국 특허 제 5,135,777호에 Davis, et al.에 의해 기재되어 있고, 본 발명에 참조로 포함된다. 반드시, 상기 방법은 슬러리 코팅된 세라믹 알루미노-실리케이트 섬유를 워크피스(workpiece)의 바로 옆에 위치시키고, 슬러리 코팅이 워크피스 위로 확산될 때까지 조합물을 가열하는 것을 포함한다. 중요한 것은, 슬러리 물질의 확산을 실행하기 위해 할로겐화물 활성제는 슬러리 코팅 중에 포함되어야 한다는 것이다.
기술 분야의 당업자들에게 알려진 또 다른 알루미늄 처리 방법은 열적 분사(예를 들어, 플라즈마 또는 아크 분사)에 의해 산업용-등급 알루미늄 층을 워크피스의 표면에 도포하는 것을 포함한다. 알루미늄 열적 분사에서, 분말 또는 와이어(wire) 형태인 공급 재료는 신속하게 용융되고, 기질로 주입된다. 용융된 알루미늄 입자는 코팅될 표면에 충돌하면서 펼쳐지고, 흩어진다. 상기 입자들은 우선 기질과 결합하고 나서, 서로 표면 층을 형성한다. 그리고 나서, 알루미늄이 분사된 부분을 불활성 또는 환원 대기 하에 로에서 상승된 온도로 열처리한다. 상기 가열은 알루미늄이 분사된 층에서 워크피스의 기질 표면으로 확산되도록 한다. 상기 확산이 발생하면, 알루미늄은 워크피스와 일체가 되는 부분이 되고, 알루미늄 분사 층의 잔여물은 쉽게 제거되어, 워크피스 상에 알루미늄 처리 확산 코팅만 남을 수 있다. 상기 방법에 할로겐화물 활성제가 사용되지 않더라도, 상기 방법은 성분의 조합보다는 단일 성분(즉, 산업용-등급 알루미늄)의 사용에만 제한되어 왔다. 또한, Wynns, et al.의 미국 특허 제 5,873,951호(본 발명에 전체적으로 참조된)에 명시된 바와 같이, 기술 분야의 당업자는 알루미늄 처리 방법으로 크롬의 도입은 합금 구조에 불안정성을 생성한다고 믿어 왔다. 또한, Wynns, et al.에 의해 논의된 바와 같이, 많은 종래 기술 방법(Wynns, et al. 포함)은 알루미늄 및 일부 경우에는 크롬이나 실리콘을 확산시키기 위한 다단계 방법을 고찰하였다.
또한, 워크피스가 철강으로 이루어질 때, 열적 분사 알루미늄 처리 방법은 철강 표면에 다층화 코팅 구조를 생성한다. 상기 다층 코팅 구조의 외부 층은 FeAl 및 Fe3Al와 같은 금속간 화합물로 또한 알려진 Fe-Al 정렬된 상으로 이루어진다. 상기 알루미나이드(aluminide)들은 부식에 매우 강하지만, 상기 알루미나이드는 부서질 수 있고 기계적 손상을 받기 쉽게 하는 낮은 파괴 인성을 보유한다. 결과적으로, 열적 분사 방법에 의한 알루미늄 처리된 워크피스는 코팅의 불의의 균열 및 파쇠를 피하기 위해 주의하여 다루어야 한다.
상기한 점에서, 개선된 파괴 인성을 갖는 확산 코팅 재료 및 방법이 요구된다. 또한, 철강 표면으로 동시에 다수의 성분을 확산시키는 알루미늄 처리를 위한 열적 분사 재료는 산업상 환영받을 것이다. 최종적으로, 할로겐화물 활성제의 사용 없이, 파괴 인성을 증가시키기 위해 소량의 보론 및/또는 크롬과 함께 동시에 알루미늄을 철강 표면으로 도입하기 위한 방법이 요구된다.
본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면에서, 도면에 나타낸 참조 번호는 전부 동일한 해당 부분 또는 유사한 부분을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 첫번째 구현예에 적용된 열적 분사 방법의 개략적인 단면을 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 첫번째 구현예에 의해 달성되는 확산 방법의 개략적인 단면을 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 두번째 구현예에 적용된 것과 같은 열적 분사 방법의 개략적인 단면을 나타내는 것이다.
도 4는 본 발명의 두번째 구현예에 의해 달성되는 바와 같이, 확산 방법의 개략적인 단면을 나타내는 것이다.
다결정성 FeAl 및 Fe3Al 중의 낮은 파괴 인성에 대한 주된 요인은 대기 부식에서 기인한 수분-유도된 수소 취화(embrittlement)로, 여기서 수소 원자는 균열 끝부분 및 틈새의 면에 분리된다고 여러 연구에서 제안된다. 반면에, 상기 수소 취화 없이, FeAl에 대하여 17%보다 큰 인장 신장이 건조 대기 중에 관찰되었다. 또한, 최대 5 원자%(몰%와 동일한 방법으로 계산된 원자%)의 크롬의 첨가는 수소의 침투를 지연하여, 그로 인해 파괴 인성을 개선한다. 철 알루미나이드의 연성은 소량의 보론을 도입하여 상기 보론이 입자 경계로 분리되고, 재료의 파괴 모드를 입자간(intergranular)에서 입자내(transgranular)로 변화시켜서 더 향상될 수 있다. 대용량 철 알루미나이드 내에 사용되는 크롬 및 보론의 유리한 효과가 주지되어 있는 사실이더라도, 기술 분야의 당업자들은 열적 분사를 포함하는 확산 코팅 시스템으로 상기 성분들을 종래에 포함시키지 않았고, 포함할 수도 없었다.
본 발명은 알루미늄 계 확산 코팅의 파괴 인성을 개선하기 위한 방법을 포함한다. 상기 개선된 방법은 차후 워크피스에 분사될 공급 재료의 제조를 포함한다. 공급 재료는 혼합되거나 합금된 분말 또는 또 다른 형태의 고체 상태인 크롬 및/또는 보론과 배합된 알루미늄을 함유한다. 공급 재료가 또 다른 형태의 고체인 경우, 가장 유리하기는 와이어의 형태를 갖는다. 그리고 나서, 분사된 워크피스는 공급 재료가 워크피스 표면으로 확산되도록 하기에 충분한 시간 동안, 불활성 또는 환원성 대기 하에 열처리된다. 마지막으로, 모든 잉여 공급 재료는 워크피스로부터 제거된다.
본 발명의 두번째 구현예는 혼합되거나 합금된 분말 또는 기타 형태의 고체 상태인 크롬 및/또는 보론과 배합된 알루미늄을 함유하는 공급 재료의 제조를 포함한다. 또한, 공급 재료의 기타 고체 형태는 유리하기는 와이어로 공급된다. 그리고 나서, 공급 재료는 세라믹 매개체 위로 분사된다. 다음에, 상기 매개체가 워크피스에 직접 접촉하도록 위치시키고, 세라믹 매개체 표면의 금속이 워크피스로 확산하도록 충분한 시간동안 매개체 및 워크피스를 가열한다. 그리고 나서, 상기한 바와 같이, 세라믹 매개체뿐만 아니라, 과잉의 공급 재료를 워크피스로부터 제거한다.
본 발명을 특화하는 신규성의 다양한 특징은 본 개시에 첨부되어 일부를 형성하는 청구범위에서 특별히 주목하게 된다.
철강 보일러 구성 부분과 같은 철강 워크피스 상에 크롬 및/또는 보론과 함께 알루미늄의 동시 확산 코팅은 워크피스의 내부식성을 개선하고, 상기 코팅의 적용에 관련한 비용을 절감하면서 생성되는 코팅의 전체적인 파괴 인성을 증가시킬 것이다. 본 발명이 철강 보일러 구성 부분에 대한 특별한 적용을 갖지만, 개선된 내부식성 및/또는 알루미늄계 확산 코팅의 개선된 파괴 인성이 요구되는 어떠한 워크피스에도 동등하게 적용될 수 있다. 동시 코팅은 두 방법 중의 하나로 달성될 수 있다.
첫번째 구현예에서, 알루미늄, 크롬 및 보론은 모든 공지의 열적 분사 수단을 사용하여 도포될 수 있다. 유리하기는, 이 열적 분사 수단은 와이어 아크 분사 또는 플라즈마 분사와 같은 상업적으로 이용 가능한 모든 열적 분사 방법을 포함한다. 상기 방법에서 원하는 코팅 재료로 제조된 공급 재료는 건(gun)으로 공급되어 전기 및/또는 연소에 의해 가열된다. 건과 함께 사용하기에 적합한 어떠한 고체도 생각할 수 있지만, 바람직하기는, 공급 재료는 분말 또는 와이어이다. 건으로 공급된 후, 공급 재료가 용융된다.
도 1에서, 일반적으로 A1, B1 및 C1으로 나타낸 용융 공급 재료는 가스 수단(4)에 의해 건(나타내지 않음)으로부터 워크피스(2)로 이송된다. 상기 가스(4)는 아르곤, 질소, 연소 가스(건의 가열에서 유도되거나, 개별적으로 공급되는), 압축 공기 또는 특정한 열적 분사 방법에 사용되기 적합한 모든 가스일 수 있다. 작은 직경 입자(10-50 미크론)인 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1은 워크피스(2)로 가속된다. A1은 용융 알루미늄을 나타낸다. 본 발명은 보론 또는 크롬 단독으로(단지 B1 또는 C1만이 공급되도록; 나타내지 않음), 또는 조합(나타낸 바와 같이)된 사용을 포함한다고 이해되더라도, B1은 용융 보론을 나타내고, C1은 용융 크롬을 나타낸다.
그리고 나서, 작은 직경 입자인 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1은 워크피스에 접촉하고, 코팅 층(6)을 형성한다. 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1이 냉각되고, 워크피스(2)의 표면에 결합한 후에, 코팅 층(6)이 형성된다. 코팅 층(6)은 전형적으로 다양한 크기, 형태 및 용융 정도의 입자들로 구성된다.
알루미늄, 크롬 및 보론의 동시 분사(및 그 후의 확산)를 달성하기 위해, 상기 금속은 상기한 바와 같이 공급 재료 중에 공급된다. 특히, 공급 재료는 균일하게 분포된 성분 금속을 가져야 한다. 상기 균일성은 상기 금속의 분말 형태를 혼합하고, 합금된 고체 내로 금속을 용융 및 혼합하거나 또는 기술 분야의 당업자들에게 알려진 기타 균일 혼합 수단에 의해 달성될 수 있다. 다른 방법으로, 별개의 분사 건으로 동시에 열적 분사하여서 균일성을 달성할 수 있다. 모든 경우에, 개선된 확산 코팅이 요구되는 워크피스의 모든 영역에 완전히 분사가 되도록 주의해야 한다.
상기한 바와 같이 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1을 워크피스(2)의 표면으로 열적 분사한 후, 코팅 층(6)이 워크피스(2) 안으로 확산되도록 열처리 수단을 사용한다. 도 2에서, 워크피스(2)를 레토르트(retort)(8) 내에 위치시키고, 정해진 시간 동안 레토르트(8)에 열을 부과한다. 불활성 또는 환원성 가스(10)가 입구(12)를 통해서 레토르트(8)에 공급되고, 출구(14)를 통해서 제거될 수 있다. 유리하기는, 레토르트(8)는 800℃ 내지 1100℃ 사이로 가열되고, 워크피스(2)는 레토르트(8) 중에 2 내지 15시간 동안 위치되고, 그리고 아르곤이 불활성 또는 환원성 가스(10)로 사용된다. 그러나, 기술 분야의 당업자는 어떠한 환원성 또는 불활성 대기도 충분하고, 상기 불활성 또는 환원성 가스(10)는 (입구(12) 및 출구(14)가 불필요하도록) 정지해 있거나, (도시된 바와 같이) 흐를 수 있고, 시간 및 온도는 워크피스(2)로 코팅 층(6)이 확산되기에 충분하기만 하면 된다는 것을 알 것이다.
최적의 열처리 온도에서, 크롬은 알루미늄보다 늦게 확산하기 때문에, 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1, 그리고 결과적으로, 분사 건용 공급 재료(나타내지 않음) 및 코팅 층(6) 모두 워크피스(2)의 최종 확산 코팅 내에 요구되는 것보다 많은 크롬을 포함할 필요가 있을 것이다. 반면에, 보론은 알루미늄보다 빠르게 확산되어 워크피스(2)의 최종 확산 코팅 내에 요구되는 것보다 소량의 보론이 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1 중에 필요하다.
따라서, 도 2의 확산 라인 A2, B2 및 C2로 나타낸 바와 같이, 코팅 층(6)은 개선된 파괴 인성을 갖는 확산 층(16)을 형성하기 위해 워크피스(2) 안으로 확산될 것이다. 또한, A2의 길이는 확산된 보론의 전체 양을 나타내는 B2 및 확산된 크롬의 전체 양을 나타내는 C2보다 더 많은 양의 알루미늄이 워크피스 안으로 확산될 것이라는 사실에 해당한다(본 발명은 조합 상태로 공급되는 크롬 및 보론 모두를 반드시 요구하지는 않는 것을 다시 한번 유념하시오). 마찬가지로, B2의 길이에 대한 C2의 길이는 보론보다 더 많은 크롬이 워크피스 안으로 확산된다는 사실을 나타낸다. 그러나, 명백하게, 도 1 및 도 2는 단순한 상대적인 표현이고, 어느 것도 축척으로 나타내지 않는 것이 이해될 것이다.
또한, 확산 층(16)의 형성은 단일 단계로 실행되는 것을 이해해야 한다. 따라서, 워크피스(2)는 레토르트(8) 내에서 한번의 열처리만 필요하고, 그에 따라 비용을 최소화하고, 더욱 일반적으로 복잡성을 감소시킨다.
본 발명의 두번째 구현예에서, 알루미늄과 크롬 및/또는 보론은 먼저 임의의 공지된 열적 분사 수단을 사용하여 불활성 세라믹 매개체에 도포되고, 이어서 세라믹 매개체를 워크피스에 접촉 상태로 위치시키고, 그리고 요구되는 동시 확산을 실행하기 위해 두 재료를 열처리한다. 기술 분야의 당업자는 어떤 불활성 세라믹도 충분할 것이라고 이해하더라도, 가장 유리하기는, 상기 세라믹 매개체는 알루미나 직물 및 옷감이다(적절한 매개체 선택을 위한 안내는 상기 Davis의 문헌에서 발견할 수 있다). 또한, 상기 열적 분사 수단은 와이어 아크 분사 또는 플라즈마 분사와 같은 모든 사용 가능한 상업성 열적 분사 방법을 포함한다. 상기 방법에서, 요구되는 코팅 재료로 제조된 공급 재료는 건으로 공급되어 전기 및/또는 연소에 의해서 가열된다. 건과 함께 사용하기에 적합한 어떤 고체도 고려되지만, 바람직하기는, 상기 공급 재료는 분말 또는 와이어이다. 건으로 공급 후, 공급 재료는 용융된다.
도 3에서, 일반적으로 A1, B1 및 C1으로 나타낸 용융된 공급 재료는 가스 수단(4)에 의해 건(나타내지 않음)에서 불활성 세라믹 매개체(18)로 이송된다. 가스(4)는 아르곤, 질소, 연소 가스(건의 가열에서 유도되거나 별도로 공급되는), 압축 공기 또는 특정 열적 분사 방법에 사용하기 적합한 모든 가스가 될 수 있다. 작은 직경 입자인(10-50 미크론) 용융 금속 재료 A1, B1 및 C1은 세라믹 매개체(18)로 가속된다. A1은 용융 알루미늄을 나타낸다. 본 발명은 보론 또는 크롬 단독으로(단지 B1 또는 C1만이 공급되도록; 나타내지 않음), 또는 조합(나타낸 바와 같이)된 사용을 포함한다고 이해되더라도, B1은 용융 보론을 나타내고, C1은 용융 크롬을 나타낸다.
작은 직경 입자인 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1은 세라믹 매개체(18)에 접촉하고, 코팅 층(6)을 형성한다. 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1이 냉각되고, 세라믹 매개체(18)의 표면에 결합한 후에, 코팅 층(6)이 형성된다. 코팅 층(6)은 전형적으로 다양한 크기, 형태 및 용융 정도를 가진 입자들로 구성된다.
알루미늄, 크롬 및 보론의 동시 분사(및 그 후의 확산)를 달성하기 위해, 상기 금속은 상기한 바와 같이 공급 재료 중에 공급된다. 특히, 공급 재료는 균일하게 분포된 성분 금속을 가져야 한다. 상기 균일성은 상기 금속의 분말 형태를 혼합하고, 합금된 고체 내로 금속을 용융 및 혼합하거나 또는 기술 분야의 당업자들에게 알려진 기타 균일 혼합 수단에 의해 달성될 수 있다. 다른 방법으로, 별개의 분사 건으로 금속을 동시에 열적 분사하여서 균일성을 달성할 수 있다. 모든 경우에, 개선된 확산 코팅이 요구되는 워크피스의 모든 영역에 완전히 분사가 되도록 주의해야 한다.
용융 공급 재료 A1, B1 및 C1을 세라믹 매개체(18)의 표면으로 열적 분사한 후, 상기한 바와 같이, 이어서 매개체(18)를 워크피스(2)와 접촉하도록 위치시킨다. 그러나 도 4에서 알 수 있듯이, 코팅 층(6)은 워크피스(2)와 매개체(18) 사이에 실질적 접촉 지점을 형성할 것이다.
다음에, 세라믹 매개체(18)로부터 워크피스(2) 안으로 코팅 층(6)을 확산시키기 위해 열처리 수단을 사용한다. 도 4에서, 워크피스(2) 및 매개체(18)를 레토르트(8) 내에 위치시키고, 정해진 시간 동안 레토르트(8)에 열을 부과한다. 불활성 또는 환원성 가스(10)가 입구(12)를 통해서 레토르트(8)에 공급되고, 출구(14)를 통해서 제거될 수 있다. 유리하기는, 레토르트(8)는 800℃ 내지 1100℃ 사이로 가열되고, 워크피스(2) 및 매개체(18)는 레토르트(8) 중에 2 내지 15시간 동안 위치되고, 그리고 아르곤이 불활성 또는 환원성 가스(10)로 사용된다. 그러나, 기술 분야의 당업자는 어떠한 환원성 또는 불활성 대기도 충분하고, 상기 불활성 또는 환원성 가스(10)는 정지해 있거나(입구(12) 및 출구(14)가 불필요하도록) 흐를 수 있고(나타낸 바와 같이), 시간 및 온도는 워크피스(2)로 코팅 층(6)의 확산이 실행하기에 충분하기만 하면 된다는 것을 알 것이다.
최적의 열처리 온도에서, 크롬은 알루미늄보다 늦게 확산하기 때문에, 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1, 그리고 결과적으로, 분사 건용 공급 재료(나타내지 않음) 및 코팅 층(6) 모두 워크피스(2)의 최종 확산 코팅 내에 요구되는 것보다 많은 크롬을 포함할 필요가 있을 것이다. 반면에, 보론은 알루미늄보다 빠르게 확산되어 워크피스(2)의 최종 확산 코팅 내에 요구되는 것보다 소량의 보론이 용융 공급 재료 A1, B1 및 C1 중에 필요하다.
따라서, 도 2에서 확산 라인 A2, B2 및 C2로 나타낸 바와 같이, 코팅 층(6)은 개선된 파괴 인성을 갖는 확산 층(16)을 형성하기 위해 워크피스(2) 안으로 확산될 것이다. 또한, A2의 길이는 확산된 보론의 전체 양을 나타내는 B2 및 확산된 크롬의 전체 양을 나타내는 C2보다 더 많은 양의 알루미늄이 워크피스 안으로 확산될 것이라는 사실에 해당한다(본 발명은 조합 상태로 공급되는 크롬 및 보론 모두를 반드시 요구하지는 않는 것을 다시 한번 유념하시오). 마찬가지로, B2의 길이에 대한 C2의 길이는 보론보다 더 많은 크롬이 워크피스 안으로 확산된다는 사실을 나타낸다. 그러나, 명백하게, 도 3 및 도 4는 단순한 상대적인 표현이고, 어느 것도 축척으로 나타내지 않는 것이 이해될 것이다.
또한, 확산 층(16)의 형성은 단일 단계로 실행되는 것을 이해해야 한다. 따라서, 워크피스(2)는 레토르트(8) 내에서 한번의 열처리만 필요하고, 그에 따라 비용을 최소화하고, 더욱 일반적으로 복잡성을 감소시킨다. 또한, 세라믹 매개체(18)의 사용은 한 개인이 단일 단계로 세라믹을 분사하고, 워크피스에 맞춰서 동시에 또는 차후에 세라믹을 성형하고, 그리고/또는 나중에 및/또는 별도의 장소에서 워크피스에 요구되는 확산을 실행하기 위해 세라믹을 이송할 수 있게 하여 본 발명을 단순화한다.
상기한 구현예 중 어느 하나에서, 소량의 실리콘이 공급 재료에 첨가될 수 있다. 실리콘의 첨가는 확산될 금속의 용융점을 낮춰서 공급 재료가 기질 표면에 더욱 부착되게 한다. 그러나, 실리콘 자체는 생성되는 코팅에 충격을 주거나 영향을 미치지 않는다.
또한, 공급 재료의 구성 성분 각각의 최적의 범위는 원자%의 함수로서 측정될 수 있다. 원자%는 주어진 원소의 몰수를 공급 재료 중의 모든 원소의 총 몰수로 나눈 것이다. 예를 들어, 화합물 Fe3Al에서, 알루미늄의 원자%는 25%이다(Al 1몰/총 4몰). 원자%는 몰%와 동등하다.
상기 구현예에서 공급 재료의 바람직한 원자%는 다음과 같다: 89% 내지 95%의 알루미늄, 5% 내지 10%의 크롬 및 0.1% 내지 1%의 보론. 실리콘이 또한 사용되는 경우, 바람직한 분율은 다음과 같다: 88% 내지 94.9%의 알루미늄, 5% 내지 10%의 크롬, 0.1% 내지 1%의 보론 및 0.1% 내지 1%의 실리콘.
개시된 본 발명은 보일러 산업에 특별한 적용성을 갖지만, 본 발명의 바람직한 구현예는 튜브, 볼트, 판넬, 베어링, 패스너 및 기타 부품들이 처리될 수 있도록 다양한 알루미늄 처리 요구에 동등하게 적용될 수 있다. 또한, 알루미나-직물 구현예의 사용을 통해, 분사 건의 정확한 위치 및/또는 정확한 워크피스의 균등 분사 범위(아마도, 상기 균등한 범위는 세라믹 매개체 상의 좀 더 조절된 환경에서 수행될 것이다)의 필요 없이 다양한 곡선형, 구형 또는 기타 불규칙한 표면을 신속하고 효과적으로 본 방법에 의해 처리할 수 있다.

Claims (13)

  1. 워크피스의 철강 표면으로 알루미늄계 열적 분사 확산 코팅의 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법으로, 상기 방법은:
    본질적으로 알루미늄 89 내지 94.9 원자%, 크롬 5 내지 10 원자%, 및 보론 0.1 내지 1 원자%로 이루어지는 공급 재료를 제조하는 단계;
    열적 분사 수단에 의해 상기 공급 재료를 워크피스 위에 도포하는 단계;
    상기 공급 재료가 상기 워크피스 안으로 확산되도록 하기에 충분한 시간 동안, 불활성 또는 환원성 대기 하에서 상기 철강 표면을 열처리하는 단계; 및
    상기 워크피스로부터 과잉의, 비확산된 공급 재료를 제거하는 단계로 이루어진 방법.
  2. 워크피스의 철강 표면으로 알루미늄계 열적 분사 확산 코팅의 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법으로, 상기 방법은:
    본질적으로 88 내지 94.8 원자%의 알루미늄, 5 내지 10 원자%의 크롬, 0.1 내지 1 원자%의 보론 및 0.1 내지 1 원자%의 실리콘으로 이루어지는 공급 재료를 제조하는 단계;
    열적 분사 수단에 의해 상기 공급 재료를 워크피스 위에 도포하는 단계;
    상기 공급 재료가 상기 워크피스 안으로 확산되도록 하기에 충분한 시간 동안, 불활성 또는 환원성 대기 하에서 상기 철강 표면을 열처리하는 단계; 및
    상기 워크피스로부터 과잉의, 비확산된 공급 재료를 제거하는 단계로 이루어진 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열적 분사 수단은 플라즈마 분사 및 아크 분사로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열처리는 2 내지 15시간 동안 불활성 또는 환원성 대기 하의 800℃-1100℃ 사이에서 상기 워크피스를 가열하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 공급 재료를 워크피스 상에 도포하는 단계에 앞서 알루미늄과 크롬 및 보론 중 하나 이상을 균일한 고체 재료에 합금화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 공급 재료를 워크피스 상에 도포하는 단계에 앞서 알루미늄과 크롬, 보론, 및 실리콘 중 하나 이상을 균일한 고체 재료에 합금화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 삭제
  8. 워크피스의 철강 표면으로 알루미늄과 크롬 및 보론 중 하나 이상을 동시에 확산시켜서 알루미늄계 확산 코팅의 파괴 인성을 증가시키기 위한 방법으로, 상기 방법은:
    알루미늄과, 크롬 및 보론 중 하나 이상을 갖는 공급 재료를 제조하는 단계;
    열적 분사 수단에 의해 상기 공급 재료를 세라믹 매개체 위로 도포하는 단계;
    상기 세라믹 매개체를 상기 워크피스와 접촉하도록 위치시키는 단계;
    알루미늄과, 크롬 및 보론 중 하나 이상을 상기 워크피스 안으로 확산되도록 하기에 충분한 시간 동안 상기 매개체 및 상기 철강 표면을 열처리하는 단계; 및
    상기 워크피스로부터 과잉의, 비확산된 공급 재료 및 세라믹 매개체를 제거하는 단계로 이루어진 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 공급 재료는 실리콘을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 공급 재료는 본질적으로 89 내지 94.9 원자%의 알루미늄, 5 내지 10 원자%의 크롬, 및 0.1 내지 1 원자%의 보론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 공급 재료는 본질적으로 88 내지 94.8 원자%의 알루미늄, 5 내지 10 원자%의 크롬, 0.1 내지 1 원자%의 보론 및 0.1 내지 1 원자%의 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 열처리는 2 내지 15시간 동안 불활성 또는 환원성 대기하에, 800℃-1100℃ 사이에서 상기 매개체 및 상기 워크피스를 가열하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 공급 재료의 제조단계는 알루미늄과, 크롬 및 보론 중 하나 이상을 균일한 고체 재료에 합금화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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